Indici stratosferici

Indici stratosferici QBO: Quasi Biennal Oscillation e attività solare.

Si tratta dell’unica oscillazione stratosferica e prevede fasi pressochè biennali (24-36 mesi) che si riferiscono alla direzione di provenienza dei venti stratosferici equatoriali. L’indice va considerato sempre in concomitanza con la fase solare:

  • La fase positiva indica venti occidentali “Westerlies”
  • La fase negativa indica venti orientali     “Easterlies”

La QBO nella sua fase negativa, se unita al minimo solare, può riuscire ad inibire il flusso perturbato zonale delle medie latitudini, rallentando e ondulando il ramo principale della Jet Stream, agevolando di conseguenza l’avvento degli scambi meridiani che vanno a disturbare il vortice polare, costringendolo a scivolare di latitudine, con importanti ondate di freddo dirette verso l’area temperata.

Al contrario se il Jet Stream risultasse in una fase positiva esso sarà poco ondulato e il verificarsi di scambi meridiani di difficile fattibilità.

Di seguito un grafico riassuntivo dei valori a:

  • Deviazione standard dello Jet Stream medio alla quota di 200 hPa -circa 12.000 metri-
  • Anomalia di temperatura a 500 hPa -circa 5500 metri-
  • Anomalia dell’anomalia dei venti zonali. In rossa i venti zonali a 30 hPa, in blu i venti zonali a 50 hPa.

indici stratosfericiLa QBO va considerata assieme all’attività solare, infatti se:

  • Attività solare alta sembrerebbe inibire la QBO.
  • Attività solare bassa al contrario, non influirebbe molto sulla QBO.

 

Indice stratosferico NAM: North Annular Mode

L’indice NAM è un ibrido tra indici stratosferici ed indici troposferici. E’ la rilevazione descrittiva delle differenza tra la pressione atmosferica sulla verticale del Polo Nord e quella delle medie latitudini. Spesso viene associato all’indice AO che a prima vista sembrerebbe misurare la stessa differenza di pressione. Tuttavia l’atmosfera non è piatta, bensì tridimensionale, dunque ha uno spessore:

  • L’indice AO rileva la differenza di pressione al livello del mare.
  • L’indice NAM comprende tutte le quote, dal suolo fino alla stratosfera.

Quindi il NAM viene calcolato come profilo verticale a diverse quote bariche; alla quota di 1000 hPa coincide con l’indice troposferico AO (Artic Oscillation) la cui influenza sulla frequenza di perturbazioni nella zona americane ed eurasiatica è universalmente riconosciuta.

indici stratosferici
 Fonte grafico: http://www.lamma.rete.toscana.it

Di seguito un esempio di grafico che potrebbe indicare anche le soglie che, secondo uno studio del 2001 di Baldwin e Dunkerton, precondizionerebbero l’indice AO (e quindi la circolazione atmosferica predominante in Europa) per circa 40 – 60 giorni:

indici stratosferici
 Fonte grafico: http://www.mcgill.ca/meteo/ indici stratosferici
Fonte grafico: http://www.mcgill.ca/meteo/
Secondo lo studio sopra citato:
  • Il superamento della soglia di + 2 (colore blu) indica un cooling (raffreddamento stratosferico) molto evidente e in media si avrà un regime di AO+ per circa 40 – 60 giorni (ovvero prevalente flusso zonale per via di un Vortice Polare molto forte con tempo stabile).
  • Il superamento della soglia di – 3 (colore rosso) indica un warming (riscaldamento stratosferico) molto evidente ed in media si avrà un regime di AO- per circa 40 – 60 giorni (ovvero facilità di scambi meridiani per via di un Vortice Polare molto debole con tempo spesso perturbato).
 Lo studio di Baldwin e Dunkerton è relativamente giovane  ed è in continua evoluzione. Non è ancora chiaro infatti se un superamento della soglia (in un senso o nell’altro) precondizioni così fortemente l’atmosfera (facendo diventare il NAM la forzante più importante della circolazione) anche in presenza di altri fattori che di per se andrebbero contro il precondizionamento deriva dal superamento della soglia.
 
 
    Di seguito sono riportati due grafici che indicano le temperature sopra il Polo Nord alla quota di 10 hPa, ovvero a circa 31 km di altitudine (primo grafico) e alla quota di 30 hPa, ovvero a circa 24 km di altitudine (secondo grafico).
 
    Monitorando questi grafici si riesce a notare di quanto la temperatura misurata (linea nera) si discosta dalla temperatura media del periodo (linea grigia):
  • Se la temperatura è molto sotto la media si ha un Cooling del Vortice Polare Stratosferico con un conseguente suo approfondimento e Artic Oscillation che tende ad essere positiva (prevalente regime anticiclonico sull’Europa).
  • Se la temperatura è molto sopra la media si ha un Warming del Vortice Polare Stratosferico con una conseguente sua debolezza e Artic Oscillation che tende ad essere negativa (possibilità di avere colate fredde sull’Europa).

indici stratosferici indici stratosferici

 Il grafico mostrato di seguito indica la situazione della temperatura nella regione polare alle varie quote. Questo grafico aiuta a rendere evidenti situazione di warming (o cooling) della stratosfera sopra le regioni polari:

indici stratosfericiWaves planetarie.

    Per quando riguarda i flussi aiuta a rendere evidenti eventuali intrusioni di calore nella stratosfera polare dovuto in particolare alle 2 onde planetarie maggiori che sono:

  • la Wave 1 Pacifica.
  • la Wave 2 Atlantica.
    Nel grafico seguente viene mostrata l’azione delle onde planetarie verso il polo, più le onde planetarie 1 e 2 convergono e più le intrusioni di calore riusciranno a sviluppare dei Warming nel cuore del vortice polare stratosferico:

indici stratosferici

 La Wave 3 che si sviluppa sopra il continente asiatico agisce meno nelle intrusioni di calore verso le regioni polari anche perché dovrebbe svilupparsi nelle medesime zone dell’arcigno e gelido anticiclone termico Russo-Siberiano.
 
    Oltre ad indicare l’entità delle intrusioni di calore viene mostrata anche la direzione (ovvero la convergenza verso il polo) di tali intrusioni:
 
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