Categoria: Didattica

Introduzione

Con questo studio si vogliono andare a ricercare i rapporti di causa-effetto associati ad un determinato evento, individuato da numerosi altri lavori elaborati da studiosi di calibro internazionale, cioè l’ipotetico condizionamento della troposfera da parte della stratosfera a seguito del superamento della soglia NAM di 1,5 a 10 hPa. Lo scopo finale è la differenziazione di questi eventi e la possibilità di prevederne i modi di realizzazione e le successive conseguenze troposferiche e stratosferiche. Nella ricerca dei dati è presa in considerazione la fase di attività del Vortice Polare Stratosferico (ottobre-aprile) con range temporale che va dal 1978 al 2012 e in caso di più superamenti nella stessa stagione si conterà solamente il primo evento.

Fase 1: individuare eventi di superamento soglia e relativo ipotetico condizionamento troposferico

Dei 34 anni analizzati sono ben 26 quelli in cui la soglia è stata superata almeno una volta

Anno       Data superamento
78/79     08/01/1979
79/80     14/01/1980
80/81     13/12/1980
81/82     16/03/1982
82/83     03/01/1983
83/84     06/01/1984
85/86     22/02/1986
87/88     15/01/1988
88/89     27/12/1988
89/90     24/12/1989
90/91     03/12/1990
92/93     13/01/1993
93/94     25/02/1994
94/95     13/12/1994
95/95     14/12/1995
96/97     01/02/1997
98/99     29/01/1999
99/00     30/12/1999
03/04     14/03/2004
04/05     14/12/2004
06/07     30/11/2006
07/08     31/12/2007
08/09     30/12/2008
09/10     06/01/2010
10/11     21/01/2011
11/12     22/11/2011

Una prima considerazione che sicuramente emerge è la facilità e la costanza di realizzazione di questo fenomeno nel corso degli anni, solamente in 8 stagioni su 34 non si è verificato.

Individuati gli anni da analizzare proseguiamo nel ricercare un metodo numerico, che vada al di là della semplice osservazione di grafici, per verificare se la troposfera ha risentito del processo stratosferico. Andiamo quindi a prendere le velocità zonali in medio-alta stratosfera (10 hPa), le stesse in bassa stratosfera (150 hPa) e l’indice AO che viene misurato al livello del suolo, riportando di questi 3 parametri la media dei 30 giorni successivi al giorno di superamento della soglia e per le velocità zonali, tra parentesi, la media 78/16 del periodo:

 Anno        U10                U150                      AO
78/79    36,53(34)        12,37(13,5)            -2,019
79/80    47,72(28)        11,69(13)               -2,344
80/81    57,31(39)        18,09(14,5)            -0,052
81/82    10,08(6)          13,83(10,5)             0,724
82/83    47,70(34)        19,75(13,5)             1,112
83/84    53,41(34)        17,31(14)                0,531
85/86    20,72(17)        15,08(12)                0,553
87/88    53,38(28)        12,51(13)               -0,276
88/89    62,89(38)        22,69(14)                2,719
89/90    48,86(38)        17,27(14)                1,101
90/91    42,62(37)        19,32(14,5)             1,204
92/93    47,09(28)        21,52(13)                2,290
93/94    28,25(17)        17,34(11,5)             1,155
94/95    46,55(39)        17,31(14,5)             0,390
95/96    46,59(39)        13,68(14,5)           -2,037
96/97    49,34(24)        18,84(12)                1,915
98/99    29,66(26)        14,16(12)                0,269
99/00    52,60(38)        18,14(13,5)             1,039
03/04    24,41(6)          10,98(11)              -0,099
04/05    48,58(39)        20,06(14,5)             2,299
06/07    40,79(37)        16,14(14,5)             2,063
07/08    42,07(37)        16,16(13,5)             0,679
08/09    40,42(37)        14,33(13,5)             0,740
09/10    18,31(34)         7,68(13,5)            -2,089
10/11    41,61(27)       15,78(12,5)              0,801
11/12    43,73(36)       18,60(14)                 2,101

Si nota come a fronte di velocità zonali a 10 hPa oltre la media del periodo in tutti gli anni (a parte l’estremo 09/10), quelle a quote più basse siano soggette a variazioni maggiori rispetto alla norma. Per ovviare, quindi, alla necessità di descrivere numericamente il grado di condizionamento (c) possiamo operare una semplice somma che abbia come addendi la differenza tra valore assoluto e media di velocità zonali a 150 hPa e il valore dell’Artic Oscillation:

c=ΔU150+AO

 Anno          c
78/79      -3,149
79/80      -3,654
80/81      3,538
81/82      4,054
82/83      7,362
83/84      3,841
85/86      3,633
87/88      -0,766
88/89      11,409
89/90      4,371
90/91      6,024
92/93      10,81
93/94      6,995
94/95      3,200
95/96      -2,857
96/97      8,755
98/99      2,429
99/00      5,679
03/04      -0,119
04/05      7,859
06/07      3,703
07/08      3,339
08/09      1,570
09/10      -7,909
10/11      4,081
11/12      6,701

 Con una semplice operazione aritmetica possiamo verificare efficacemente quanto la troposfera è influenzata dalle vicende stratosferiche in questione, più il valore della tabella in alto è elevato più è incidente il condizionamento, viceversa più il valore è negativo più il disaccoppiamento tropo-strato è forte. I valori positivi spaziano tra gli 11,409 dell’88/89 e l’1,570 del 08/09, evidenziando quindi vari gradi di influenza mentre i valori negativi sono solamente 6 (dal -0,119 del 03/04 al -7,909 del 09/10). Palese quindi l’elevata probabilità di coupling tra i 2 livelli atmosferici di seguito ad un superamento della soglia a fronte di una certa rarità del fenomeno contrario.

 Fase 2: verificare il differente comportamento della troposfera nei casi di c>0 e c<0

Applicata la formula per dare valenza numerica oggettiva a processi che analizzati graficamente avrebbero potuto cadere nella soggettività, andiamo ad analizzare il secondo punto, il comportamento della troposfera in entrambi i casi in oggetto e più nello specifico dell’indice AO, partendo da 10 giorni prima del superamento della soglia fino a 50 giorni dopo esso.

Esplicative e chiarissime le differenze negli effetti troposferici delle due situazioni opposte di c (positica e negativa). Nel primo caso abbiamo un’Artic Oscillation neutra nei giorni precedenti al superamento della soglia con rapido incremento a seguito di esso, tendenziale calo verso valori nuovamente neutri dopo il quarantesimo giorno, il che coinciderebbe con i precedenti studi che individuano in un periodo medio di 45-60 giorni il condizionamento troposferico a seguito di NAM>1,5; il secondo grafico mostra un indice AO ben negativo per tutto il periodo analizzato con tendenza alla neutralità verso il cinquantesimo giorno.

Per evidenziare le differenti modalità di reazione della troposfera nelle varie fasi di attività del Vortice Polare Stratosferico, dividiamo i dati in 3 periodi temporali: il primo in cui il VPS è in fase di sviluppo, il secondo dove abbiamo un VPS alla massima intensità ed infine il terzo in cui il VPS è in fase calante.

Vediamo tre differenti comportamenti dell’indice troposferico, i valori più alti li troviamo nel primo caso con valori in aumento già nei giorni precedenti al giorno 0, uniti però ad una breve fase neutra a metà del periodo di condizionamento, nel secondo caso abbiamo valori decisamente più stabili anche nei giorni antecedenti con modesto calo solo tra trentacinquesimo e quarantacinquesimo giorno, infine abbiamo il caso numero 3 che mostra un leggero lag nella trasmissione delle anomalie dalla stratosfera alla troposfera e una durata minore del condizionamento che porta a valori di AO negativi alla fine del periodo in analisi.

Fase 3: possibilità di prevedere in anticipo i casi di c<0

Analizzati i comportamenti dello strato di atmosfera a noi più prossimo proseguiamo con la ricerca di una causa scatenante che differenzia i casi di c>0 da quelli <0. Appurato che la stragrande maggioranza di eventi ricade nel primo caso, vanno analizzate le motivazioni che portano saltuariamente a differenti conseguenze partendo da uno stesso punto (NAM>1,5). Studiando uno ad uno gli indici teleconnettivi (ciclici, atmosferici, oceanici, solari, ecc.) non emerge nessuna connessione capace di portare ad una conclusione plausibile che potrebbe condurre ad una previsione di un caso rispetto all’altro, il che farebbe pensare a fattori di variabilità interna ed intrinseca al sistema e quindi impossibile da prevedere. L’unico fattore saliente è che dei 3 esempi con superamento soglia avvenuto successivamente ad un riscaldamento stratosferico di tipo major (87/88 – 98/99 – 03/04), 2 di questi hanno avuto c<0 e uno c=2,429, valore tra i più bassi di quelli positivi, il che potrebbe far intuire che una sorta di imprinting venga dato ad inizio stagione  con annate più incini a situazioni di turbolenza atmosferica che poi sfocia nel disaccoppiamento tropo-strato. Andando ad analizzare più nel dettaglio, emergono configurazioni nette e contrapposte nei periodi che anticipano stagioni con condizionamento rispetto a stagioni con decoupling. Nelle figure sotto, che mostrano le anomalie gpt a 30 hPa, possiamo vedere rispettivamente i mesi di novembre che anticipano stagioni con c>5, 0<c<5 e c<0

Evidenti le differenze, nelle prime due immagini abbiamo anomalie negative ai poli e positive tra i 2 tropici (con particolare riferimento per la prima), sintomo di una B&D Circulation debole mentre le anomalie sono praticamente opposte nell’ultima immagine, quella che mostra gli anni in cui il condizionamento troposferico non è avvenuto, in cui la BDC risulta decisamente più intensa.

Fase 4: individuare possibili conseguenze comuni in casi di c<0

Veniamo al punto finale di questo studio, la ricerca di possibili conseguenze prevedibili a seguito di un disaccoppiamento post superamento soglia NAM. Ovviamente, data l’elevata cadenza e quindi le più disparate conseguenze, non è possibile effettuare lo stesso lavoro per i casi opposti. Da un’attenta analisi delle anomalie sulla colonna atmosferica, si nota che il periodo di decoupling in 5 casi su 6 è sfociato in un T-S-T event con innesco proprio dai disturbi troposferici dovuti al disaccoppiamento.

Conclusioni

Siamo riusciti, in questo lavoro, a descrivere numericamente il grado di condizionamento della troposfera a seguito di un superamento della soglia critica NAM di 1,5. Successivamente abbiamo mostrato graficamente il comportamento dell’AO in caso di decoupling e di coupling nei vari periodi stagionali ma i punti cruciali erano sicuramente gli ultimi 2 e cioè la possibilità di prevedere un evento di decoupling e conoscere in anteprima le conseguenze di questo evento raro. Ribadiamo le incertezze di questo studio che arrivano innanzitutto da una campionatura scarna per gli esempi più rilevanti e cioè quelli con c<0 e di conseguenza da possibili errori che potranno emergere solo nel corso dei prossimi anni. Un altro elemento di incertezza è la scarsa valenza statistica teleconnettiva del periodo che stiamo vivendo, abbiamo sotto gli occhi ogni anno ultimamente le difficoltà predittive derivanti da indici o da particolari pattern inevitabilmente mutati con il profondo cambiamento in atto (riscaldamento globale, maggior vapore acqueo in atmosfera, scioglimento dei ghiacci artici, ecc.). Tenendo ben presenti questi limiti credo che questa ricerca andrà comunque verificata e migliorata nei prossimi anni, con la speranza e non l’arroganza di poter comprendere maggiormente alcuni movimenti ancora parzialmente incompresi.

Autori Daniele Cavezzoni

Il primo fine settimana della primavera meteorologica parte con la pioggia e il maltempo. Nulla di strano, visto e considerato che la primavera non è stagione dalla quale ci si possa aspettare la stabilità atmosferica, nè una particolare affidabilità climatica, bensì quella classica dinamicità che porta ad alternarsi a ritmi di samba il sole e la pioggia, il vento e le nuvole. E le nuvole, insieme alla pioggia, al vento e alle nevicate in montagna, si faranno notare a partire dal fine settimana tra il 4 e il 5 marzo.

Il meccanismo che porterà a questo peggioramento delle condizioni atmosferiche è già in atto: una bolla anticiclonica anomala presente a tutte le quote all’altezza della Groenlandia orientale costringerà le correnti fredde in uscita dal Polo a scontrarsi con quelle più miti che procedono in uscita dal continente nord-americano. Ne scaturisce una serie di perturbazioni, organizzate sotto forma di onde atmosferiche, le quali verranno poi pilotate dalle correnti portanti verso l’Europa e l’Italia.

Infine l’affondo sul bacino del Mediterraneo che ci metterà del suo nel reagire con attivi contrasti a quest’aria in arrivo da così lontano. A precedere questo cambiamento sull’Italia ci dovremo aspettare un flusso mite e umido che già venerdì 3 marzo porterà le prime piogge (deboli) sulle regioni di nord-ovest, mentre al sud e sulle Isole Maggiori si assisterà ad una impennata delle temperature con valori alcuni gradi al di sopra della media stagionale.

Sabato 4 sopraggiungerà poi la prima perturbazione della serie, la quale investirà soprattutto le regioni settentrionali e quelle centrali tirreniche, probabilmente fino alla Campania. Domenica 5 il secondo sistema frontale che investirà tutta l’Italia con piogge diffuse. In giornata la rapida evoluzione dei fenomeni verso levante potrebbe dar luogo ad un miglioramento su regioni di nord-ovest e Sardegna, dove si potranno manifestare schiarite o comunque un passaggio a variabilità. A seguire però altri corpi nuvolosi si porteranno alle porte del nostro Paese con tutta l’intenzione di dar voce ad ulteriori condizioni votate alla più tipica instabilità primaverile.

Per concludere il discorso vi propongo un interessante video che riassume le dinamiche in programma ponendo le basi per la più probabile diagnosi meteo di questo primo scorcio di marzo.

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Autori Luca Angelini

L’azione di erosione intrapresa dalle piovose correnti atlantiche sul blocco freddo che ancora resiste su gran parte dell’Europa centro-orientale, protetto da un campo di alta pressione riscontrabile a tutte le quote, sta per giungere a compimento. Con il passare dei giorni l’asse delle correnti sull’Italia porterà sempre più vistosamente dai quadranti meridionali, accompagnandosi al passaggio di diversi corpi nuvolosi.

Un primo, debole, di tipo prefrontale, si organizzerà tra il nord Italia e la Toscana dando luogo a qualche pioggia di debole intensità nella giornata di giovedì 2 febbraio. A seguire la perturbazione vera e propria che il giorno successivo (venerdì 3 febbraio) investirà ancora le nostre regioni settentrionali e la Toscana, apportando una buona dose di precipitazioni, salvo poi andare a infrangersi contro l’alta pressione all’altezza del nostro centro-sud. Neve in montagna.

La notte tra venerdì e sabato un nuovo veloce corpo nuvoloso potrà determinare qualche pioggia qua e là sull’Italia, ma nel frattempo si andrà già profilando una nuova perturbazione, questa volta più intensa, che nel corso della giornata di sabato 4 febbraio, attraverserà tutta l’Italia apportando ulteriori precipitazioni un po’ ovunque. Limite delle nevicate sempre a quote montane. Domenica 5 possibile tregua, poi lunedì 6 febbraio una ulteriore perturbazione si dirigerà verso il nostro Paese, ma con effetti ancora tutti da valutare.

L’ulteriore quadro a lunga scadenza, quello che ci porterebbe sino all’inizio della seconda decade di febbraio (vedi figura allegata relativa a mercoledì), si mostra alquanto incerto, anche se dalle analisi operate con tecnica d’ensemble pare possibile un certo calo delle temperature per nuove infiltrazioni fredde, come spiegato in questo filmato di approfondimento.

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Autori Luca Angelini

Cambio della guardia sul fronte del maltempo con l’attenzione che tra il 21 e il 23 gennaio passerò rapidamente dalle regioni appenniniche dell’Italia centrale alle isole Maggiori e poi all’estremo sud. Lungo la ferita ancora aperta dall’aria fredda che dai giorni dell’Epifania non ha ancora oggi esaurito le sue velleità di conquista sul Mediterraneo, si sta infatti approfondendo un nuovo vortice ciclonico in fase di risalita dal nord Africa e successivo approfondimento sui nostri mari di ponente. Il disegno generale alla scala sinottica ci mostra infatti il flusso di aria fredda legato al vortice ciclonico ancora presente sul Mediterraneo, spingere fin sul nord Africa e da qui andare in conflitto con il nastro più mite e umido che si troverà a scorrergli sotto puntando l’Italia sotto forma di Scirocco.

I contrasti termodinamici saranno nettissimi, con l’aria fredda che collasserà al di sopra di quella calda sollevandola violentemente sul mare e generando pertanto un corpo nuvoloso di tipo falciforme carico di temporali, che viaggerà dl Tirreno verso lo Ionio. I fenomeni temporaleschi dovrebbero investire nella giornata di sabato 21 gennaio la Sardegna, per poi estendersi anche alla Sicilia nella giornata di domenica 22 e proseguire poi lunedì 23 verso Calabria, Puglia e Basilicata. Sulle regioni menzionate si attendono pertanto fenomeni piovosi intensi che potranno assumere di forte intensità soprattutto a ridosso dei settori tirrenici per quanto riguarda la Sardegna, e su quello ionici per quanto riguarda le altre zone.

A contorno di questi fenomeni si accompagneranno venti di Scirocco forza nove. Facciamo attenzione allora su tutte quelle zone della Sardegna che si affacciano sul Tirreno e sul Canale, in particolare le coste orientali dell Isola, che nel corso della giornata di sabato 21 vedranno aumentare in modo rapido il moto ondoso che tra pomeriggio e sera degenererà sino a provocaremareggiate anche di notevole violenza. L’altezza dell’onda significativa (che non è la massima bensì la media) si aggira intorno a 6-7 metri.

Il maltempo risparmierà fortunatamente le regioni dell’Italia centrale investite dalle recenti maxi-nevicate, anche se lunedì 23 arriveranno piogge di moderata intensità. Escluse quasi del tutto le regioni settentrionali, fatta eccezione per qualche spruzzata di neve in arrivo domenica sera tra basso Piemonte ed entroterra ligure. A seguire, a metà della prossima settimana, si profila un nuovo ritorno di fiamma del flusso freddo continentale che, per quanto ben più modesto del precedente, potrebbe causare un nuovo calo delle temperature sulle nostre regioni centro-meridionali.

In chiusura vi proponiamo questo video che spiega e riassume tutto quanto dobbiamo conoscere sul tempo almeno sino al 25 di gennaio prossimo.

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Autori Luca Angelini

Un nuovo impulso artico marittimo coinvolgerà nelle prossime 48-72 ore il Mediterraneo che segue a stretto giro quello di fine anno. La maggiore elevazione dell’onda atlantica e il convogliamento di maggiore gelo siberiano porterà l’affondo ad avere una direttrice più occidentale che coinvolgerà tutta la penisola ma in termini precipitativi (generalmente nevosi) solo le adriatiche ed il sud Italia. In particolare il basso adriatico sarà colpito da intense nevicate che imbiancheranno indifferentemente l’entroterra e le coste. Di questo evento si interessa in modo completo e capillare l’articolo di Luca Angelini.

A livello configurativo generale, questo inverno si presenta con una situazione invertita sullo scacchiere europeo. L’area atlantica vicina all’Europa ha subito una forte attività di blocco al flusso perturbato che non ha consentito ai fronti atlantici di raggiungere l’Europa occidentale, mentre la parte orientale e continentale ha subito ripetuti affondi da nord ovest. Adesso la maggiore elevazione del blocco ad ovest ha portato questa azione più orientata in senso meridiano. Di seguito è mostrata l’attività d’onda attuale (rosso) che è comparabile con quella di metà novembre (nero) mentre a destra ecco che compare nell’immediato forecast (arancio) un’altra pulsazione che esce nuovamente dalla deviazione standard.

Sarà quest’ultima da seguire per vedere se siamo di fronte ad una prolungata fase invernale che possa coinvolgere a varie riprese un po’ tutta l’Italia. La situazione che si troverà di fronte è la seguente: 1) goccia gelida in fase di termicizzazione sulla Penisola Balcanica, dopo esser transitata tra sud Italia e Grecia; 2) ponte di alte pressioni tra Oceano Atlantico e ovest Siberia; 3) profilo del vortice polare con ondulazioni ben formate sul nostro settore.

I modelli deterministico-matematici sono concordi con l’ultima immagine mostrata di ECMWF per il 9 gennaio, con la differenza che il modello americano (GFS) non osserva il punto 1), la termicizzazione della goccia, perché punta allo sviluppo di forti vorticità nei pressi della Turchia che andrebbero a consumare il serbatoio freddo in quota. La conseguenza è che l’ondulazione in ingresso, contrassegnata in figura come Rossby, dopo essersi aperta il varco nell’esile ponte russo-atlantico potrebbe usufruire o meno del suddetto serbatoio. Nel primo caso avremo una prolungata fase gelida sul Mediterraneo, mentre nel secondo caso ritorniamo indietro al percorso da nord ovest degli afflussi artico marittimi con target Grecia-Egeo-Turchia.

L’alternativa qui prospettata poggia le proprie base sulla diversa situazione evolutiva delle velocità zonali in sede polare le quali, se come osservato in figura, dovessero diminuire di intensità data la prevista intensificazione dei flussi di calore, andrebbero ad accentuare le ondulazioni del getto rendendo quindi probabile una modifica dell’attuale target balcanico. In questa ipotesi si farebbero assai concrete le prospettive di un diretto coinvolgimento dell’Europa centrale e di tutto il bacino del Mediterraneo in una fase perturbata di stampo invernale vista l’interazione di masse umide di matrice oceanica con un’estesa stratificazione di aria gelida presente al suolo in aree ad est limitrofe alla nostra penisola.

Autori Andrea Rossi, Matteo Sacchetti

Breve ma intensa: la prima ondata di freddo del 2017 sembra cavalcare la filosofia dell’ultima parentesi fredda del 2016, con la differenza di connotati certamente più spinti, più simili all’evento indimenticato del 31 dicembre 2014. La dinamica che vede l’anticiclone atlantico spingersi oltre il Circolo Polare e spostare da li aria gelida in direzione dell’Europa orientale viene sostanzialmente confermata all’unisono anche dalle ultimissime elaborazioni che escono, fresche di stampa, dai Centri di Calcolo. L’Italia, pur venendo interessata solo dalla porzione periferica di questo asse del freddo, ne subirà comunque le conseguenze con effetti diversi da settore a settore.

Grazie alle ultime note che emergono proprio dall’analisi dei modelli numerici di previsione, possiamo iniziare ad adentrarci nel vivo della questione, partendo dalle caratteristiche salienti di quello che ci attende. Dobbiamo anzitutto separare, come d’obbligo, il freddo o il gelo e la neve. Il frreddo arriverà pressochè ovunque, la neve solo su alcune regioni.

FREDDO SECCO: interesserà gran parte delle nostre regioni settentrionali, ad eccezione del versante nord-alpino, forse anche dell’estremo nord-est (Friuli Venezia Giulia e della Romagna, dove potranno aversi nevicate, lungo la cresta alpina anche interessanti, sulle altre zone citate solo sporadiche e occasionali (il tutto va comunque confermato). Freddo sterile anche sulle regioni dell’alto versante tirrenico, Toscana, Lazio, e in Sardegna.

FREDDO NEVOSO: procedendo lungo il versante adriatico si fa via via più elevata la probabilità di avere nevicate sino a quote molto basse (non si escludono i litorali ma è un particolare che tratteremo nei prossimi aggiornamenti), così come su gran parte delle nostre regioni meridionali, Sicilia compresa.

TEMPERATURE: in diminuzione sensibile su tutto il Paese, con valori che tra il 5 e il 7 gennaio scenderanno al di sotto della media su tutta l’Italia, al nord e sulla Sardegna mediamente fino a 4-5°C, sul resto dell’Italia anche fino a 10°C.

Insomma una situazione molto interessante che seguiremo passo passo, anche con l’appoggio dei vostri commenti, sempre graditi, sul nostro Forum di discussione.

Autori Luca Angelini