All’apice di un raffreddamento stratosferico andato oltre il normale ciclo radiativo nel mese di novembre, il giorno 30 del mese è stata toccata la soglia in cui la stratosfera inizia a condizionare quella parte di atmosfera a noi più vicina. La soglia è valutata con l’indice North Annular Mode (NAM) a circa 30 Km di altezza dal suolo ed aggiornata puntualmente nella Home Page del Consorzio LAMMA e nella Home Page da Patrick Martineau della McGill University di Montreal (Figura 1). 

Figura 1. Il NAM aggiornato a 10 hPa da Patrick Martineau.

Inoltre l’anomalia media del NAM tra 1000 e 10 hPa, cioè tra il suolo e circa 30 Km di altezza, è aggiornata da vari enti di ricerca tra cui lo stesso Consorzio LAMM e il NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration). In Figura 2 si osserva che un superamento della soglia di +1.5 del NAM avrebbe una maggiore probabilità di propagarsi in troposfera rafforzando il vortice polare (AO positiva) per la prima parte dell’inverno 2013-14. Il termine tecnico in questi casi è Evento Stratosferico Estremo (ESE); di tipo Cold per evidenziare il fatto che raffreddandosi il vortice polare in stratosfera si rafforza la sua controparte troposferica.

Figura 2. Anomalia media del NAM tra il suolo e 30 km di altezza ottenuta dopo 30 superamenti della soglia di +1.5 da parte stesso NAM calcolato a 10 hPa (linea in alto). Baldwin e Dunkerton, Science 294, 581 (2001).

Il fatto di non aver superato in modo franco la soglia (di almeno 1 punto decimale) non è garanzia di propagazione verso il basso e vi è pertanto un buon margine di probabilità che non condizioni il rafforzamento del vortice polare. In parole povere, è come se per rompere un vetro scagliando un oggetto solido ci viene data una gomma invece di una pietra. Infatti l’AO oscilla. Se lo stesso giorno in cui la soglia veniva toccata l’oscillazione artica si trovava sui +3, essa è successivamente scesa fino alla neutralità per poi tornare a salire fino ad un massimo in cui l’anomalia emisferica prevista da ECMWF è riportata in Figura 3 (17 dicembre).

Figura 3. Massimo accorpamento del vortice polare previsto (ECMWF 00z del 10.12.2013). A destra, anomalia della pressione al livello del mare ottenuta dopo i 30 superamenti della soglia critica

Si nota un vortice polare accentrato sulla Groenlandia con massime vorticità in attesa di svilupparsi tra il gelido artico canadese e le miti acque del nord Atlantico. Tuttavia l’anomalia attesa per lo sfondamento della soglia critica differisce per una pregressa azione combinata da parte delle due onde planetarie (operanti nel settore boreali degli oceani) sulla parte settentrionale dell’Eurasia che è palesemente restia al consolidamento di forti correnti zonali. Una circolazione secondaria a carico del vortice polare incomincia ad evidenziarsi tra il Medio Oriente e la Siberia centrale.

A dar man forte in stratosfera alla resistenza troposferica che si oppone allo sfondamento del nostro vetro, si osservano alte concentrazioni del “combustibile” ozono. In particolare alla quota di 30 hPa e localizzata sulla parte nord dell’Oceano Atlantico potrebbero rivelarsi utile nel momento di fine raffreddamento radiativo per impedire un ulteriore raffreddamento/approfondimento del vortice polare in stratosfera. 

Figura 4. Concentrazione totale di ozono (Dobson Units).

Tuttavia ci separa un tempo limitato ma sufficiente per permettere il superamento della soglia critica con uno slancio più energico di quello del 30 novembre. Di qui a 10 giorni seguirà un raffreddamento più forte del normale del vortice stratosferico ed un incremento del 20% l’anomalia delle correnti zonali a 60°N (Figura 4). I flussi di calore verso la stratosfera non appaiono sufficienti a smorzare l’effetto finale in quanto l’anomalia sul nord Pacifico coadiuva l’approfondimento del vortice in bassa stratosfera mentre l’anomalia sul nord Europa è debole.

Figura 5. Approfondimento del vortice polare stratosferico in 10 giorni (ECMWF 12Z del 9.12.2013).

L’attesa è per un indice AO sufficientemente positivo durante le festività natalizie. In quel periodo la stratosfera rimarrebbe fredda ma abbondantemente dentro la soglia. L’anomalia rientrerà nei primi giorni del prossimo anno con un profilo verticale stagionale simile all’icona del presente articolo in cui inizialmente l’anomalia negativa si è propagata dal basso. Da notare che il profilo è simile a quello ottenuto dagli eventi di tipo Displacement del vortice polare stratosferico come mostrato in Figura 6.

Figura 6. Proiezione della propagazione tardo-autunnale delle anomalie negative sulla seconda parte dell’inverno. Mitchell et al., 2013.