LO STRATWARMING IN ATTO E LA SUA INFLUENZA SULLE DINAMICHE DEL VORTICE POLARE NELLE PROSSIME SETTIMANE

LO STRATWARMING IN ATTO E LA SUA INFLUENZA SULLE DINAMICHE DEL VORTICE POLARE NELLE PROSSIME SETTIMANE

Premessa: è un articolo un po’ lungo, ma per capire ciò di cui stiamo parlando sono necessarie alcune note didattiche introduttive. Parliamo della figura barica che è responsabile delle sorti della stagione invernale sul nostro emisfero: il Vortice Polare (VP).

Possiamo pensare questa circolazione come a una grande trottola, ricolma di aria gelida, che staziona sul Polo Nord e che presenta una struttura a due piani proprio come quella di una abitazione che è formata dal piano terra e dal primo piano. In questo caso, il piano terra è la “troposfera” e rappresenta lo spazio che si spinge dal livello del mare fino a un’altezza di circa 10 km al cui interno si verificano i fenomeni meteorologici di cui analizziamo spesso la dinamica. Il primo piano, ben più alto, è sede invece della “stratosfera” che si estende fino a un’altezza di circa 50 km ed è separato dalla troposfera da un soffitto che si chiama “tropopausa”.

A causa di questa suddivisione sulla verticale, siamo soliti chiamare Vortice Polare Troposferico (VPT) la parte del VP che si trova in troposfera e Vortice Polare Stratosferico (VPS) la parte di VP che si trova in stratosfera. Conoscere le dinamiche del VPS può rivelarsi interessante perché, a volte, esse possono condizionare il comportamento del Vortice Polare che si trova al primo piano e, di conseguenza, condizionare anche il comportamento del tempo su tutta la fascia dell’Emisfero Nord che si trova alle medie e basse latitudini. Sappiamo infatti che le irruzioni fredde o gelide che caratterizzano la stagione invernale sul Nord America e sul continente euro-asiatico attingono al serbatoio di aria particolarmente fredda che si accumula proprio alle alte latitudini, dove ha sede il Vortice Polare: le ampie ondulazioni del flusso portante, che si manifestano con la formazione di anticicloni di blocco alle alte latitudini, sono le configurazioni ideali per fare uscire dalla loro sede naturale le masse d’aria di natura artica in modo da spingerle verso sud e creare così i presupposti per avere ondate di freddo, anche molto intenso, verso territori in cui questo tipo di dinamica va a determinare una forte anomalia della circolazione atmosferica costituita da lobi del VPT che vagano a latitudini inusuali.

Avere quindi un VPT che non occupa la sua sede naturale e che non è in ottima forma è certamente una condizione indispensabile affinché la circolazione atmosferica sia caratterizzata da irruzioni di aria fredda che si susseguono con una certa frequenza. In tutto questo, lo zampino delle dinamiche del VPS può rivelarsi un valido aiuto sia nel spodestare o rompere in lobi il VPT nel caso in cui quest’ultimo sia compatto e quindi centrato sul Polo Nord con il suo carico di aria gelida, sia nel caso in cui il VPT si trovi già in difficoltà e quindi già incline a distribuire irruzioni di aria fredda verso le basse latitudini, proprio come sta succedendo in questo periodo.

Non si tratta però di un’azione immediata e scontata: se abbiamo scritto che “lo zampino delle dinamiche del VPS può rivelarsi determinante” vuol dire che non sempre il comportamento del VPS riesce a condizionare la dinamica del VPT: non dimentichiamoci infatti che, essendoci un “soffitto” di mezzo (la tropopausa), può anche succedere che… chi abita al piano terra non sappia cosa succede al piano di sopra e non lo voglia neanche sapere. In altre parole, ci deve essere un’interazione tra i due vortici, altrimenti ognuno va per la propria strada e tanti saluti. Affinché quello zampino faccia effetto, il segnale che regola la dinamica del VPS deve trovare il modo di propagarsi in troposfera per condizionare anche le dinamiche del VPT.

Dopo questa ampia premessa, iniziamo a entrare nel merito parlando innanzitutto di questo zampino. In che cosa consiste? Si tratta di un anomalo e repentino riscaldamento della stratosfera polare che prende il nome di Stratwarming (SW, da “Stratospheric Warming”). Questo fenomeno si innesca principalmente in troposfera ed è solitamente generato da ondulazioni che si propagano sulla verticale nel momento in cui interagiscono per esempio con i sistemi orografici a grande scala, come le Montagne Rocciose o il complesso dell’Himalaya e del Tibet. L’espansione in verticale della cresta dell’onda anticiclonica sfonda la tropopausa (cioè il nostro soffitto) e salendo di quota si amplifica ulteriormente perché va a spostare una massa d’aria che diventa meno densa. In questo modo, la propagazione inietta flussi di calore dalla troposfera alla stratosfera con il trasferimento di aria calda racchiusa nella cupola anticiclonica: in questo modo fa aumentare sensibilmente la temperatura della sezione del VPS che ne viene interessata. Parte del riscaldamento è anche dovuto all’attrito derivante dalla propagazione dell’onda stessa.

Le conseguenze possono allora essere di due tipi: o il VPS si spezza in più lobi e allora si parla di “split” del VPS, oppure il VPS modifica la propria posizione originaria rimanendo pressoché intatto nella forma ma allungandosi magari lungo un asse e allora, in questo caso, si parla di “displacement” del VPS. In entrambe le dinamiche evolutive, l’azione del riscaldamento trasferisce anche in stratosfera la figura di alta pressione presente in troposfera con la formazione di un anticiclone polare stratosferico che può porsi tra due o più lobi del VPS oppure spostare la sua intera struttura verso un’altra sede. Inoltre, affinché il fenomeno di SW possa definirsi intenso e quindi efficace dal punto di vista circolatorio, il nuovo assetto barico alle alte quote troposferiche deve essere tale da vedere invertire il segno della velocità media del flusso che da zonale (da ovest verso est) deve diventare antizonale (da est verso ovest).

In effetti, secondo i calcoli della modellistica numerica, è proprio quello che succederà nei prossimi giorni. In figura 1 si riporta l’andamento della velocità media zonale analizzata da giugno a dicembre 2020 (linea blu) e la previsione del suo futuro comportamento (linea rossa) lungo il 65° parallelo nord, sulla superficie isobarica di 10 hPa che si trova a circa 30 km di altezza. Si osserva, proprio in questi primi giorni di gennaio, la previsione di una drastica decelerazione del flusso, con le velocità che da positive e quindi zonali (media di +20 m/s) diventeranno molto probabilmente negative e quindi antizonali (media di -30 m/s). Si tratterebbe di un valore degno di nota dal punto di vista statistico perché, tenendo conto della climatologia, avere velocità medie antizonali di tale intensità vorrebbe dire uscire dall’intervallo delle due deviazioni standard (siamo infatti fuori dall’area grigia).

La causa di tutto questo deve essere ricercata in quanto sta succedendo in questi giorni nella sezione di stratosfera che si trova sulla verticale dell’Asia dove, sempre sulla quota isobarica di 10 hPa, è in atto proprio un fenomeno di Stratwarming che sta iniziando a mettere in crisi il VPS, la cui attuale posizione (figura 2) si allunga dal Canada all’Europa ed è ancora caratterizzata da una velocità media analizzata in questo caso sulla latitudine di 60°N che è positiva e quindi zonale (u-mean 60N = +15 m/s). La formazione di un anticiclone polare stratosferico tra la Siberia orientale e l’Alaska potrebbe costituire quell’impulso favorevole a far ruotare in senso antiorario nei prossimi giorni l’intera configurazione, spostando di fatto la struttura ellissoidale del VPS che costruisce il cuore dello stesso vortice verso l’Oceano Atlantico e disponendo così il suo asse lungo i paralleli.

Stando sempre ai calcoli della modellistica numerica, che a queste quote godono di buona predicibilità, questa evoluzione dovrebbe attuarsi entro martedì 12 gennaio (figura 3), quando alle latitudini artiche la disposizione delle isoipse che separano l’anticiclone dal vortice acquisterebbe parecchio peso nell’invertire la direzione del flusso, da zonale ad antizonale, come testimoniato dal valore medio negativo della velocità (u-mean 60N = -4 m/s). Tra l’altro, un probabile secondo riscaldamento stratosferico grosso modo sulla stessa area potrebbe costituire una nuova forzante capace di far proseguire il processo di trasformazione del VPS, facendolo ancora ruotare in senso antiorario nella settimana successiva per fargli assumere per la fine della seconda decade di gennaio sempre una forma ellissoidale, ma questa volta estesa sull’intero continente euro-asiatico, di fronte all’anticiclone polare che potrebbe collocarsi tra il Canada e la Groenlandia (figura 4). In questo caso, l’antizonalità si intensificherebbe ancora portando il valore medio della velocità a 60°N fino a circa -10 m/s.

A questo punto la struttura del VPS troverebbe casa anche in Europa e allora, se (sottolineato cento volte) questo segnale stratosferico dovesse trasferirsi anche in troposfera, vedere nel vecchio continente un aumento delle probabilità di assistere alla formazione di scambi meridiani anche ben strutturati, capaci di trasportare verso le basse latitudini masse di aria gelida. Al momento, non possiamo ancora sapere se il VPS riuscirà a “parlare” con il VPT e quindi se tra il piano terra e il primo piano verrà costruita una sorta di scala a chiocciola per effettuare il trasferimento del messaggio: come sempre, sarà la modellistica numerica a darci indicazioni nei prossimi giorni e nelle prossime settimane. Staremo a vedere.

Ricordo a tutti i nostri lettori che, su facebook, potete trovarmi anche alla pagina di Meteorologia Andrea Corigliano a questo link. Grazie e buona lettura!

Andrea Corigliano, fisico dell'atmosfera