Influenza delle onde di Rossby sul clima

Le onde di Rossby sono note anche come “onde planetarie” poichè si manifestano su larga scala, influenzado il clima anche di regioni molto distanti dal luogo dell’evento.

Per capire come funzioni partiamo con l’esaminare la direzione dei venti prevalenti che spirano dalle alte latitudini all’equatore. il motivo di una tale suddivisione è inanzitutto data dalla presenza di 3 celle circolatorie poste per entrambi i 2 emisferi. Se la terra non ruotasse su se stessa si ricontrerebbe una risalita meridiana delle correnti che dall’equatore risalirebbero al polo in quota, per poi sprofondare ai poli e ritornare in superficie verso l’equatore. Ma come ben sappiamo la terra ruotando su se stessa produce la cosidetta forza di Coriolin che è massima all’equatore e minima ai poli per il semplice fatto che è proprio l’equatore a girare più velocemente rispetto ai poli praticamente fissi. La forza di coriolin agisce sui venti che si spostano su scala planetaria, che vengono deviati verso destra nel nostro emisfero, verso sinistra nell’emisfero opposto.

Il risultato di tutto ciò alle nostre latitudini sono le cosidette onde planetarie, meglio note come onde di Rossby, il flusso meridiano indotto il primis dalla differenza di energia termica che si crea tra l’equatore e i poli, per ovvi motivi di insolazione, subisce una deviazione Occidentale, mentre il flusso freddo discendente dalle alte latitudini dubisce una deviazione Orientale.
Tra le due grosse masse d’aria scorre in genere lo Jet Stream polare che trasporta il flusso perturbato occidentale e lo Jet Sream subtropicale.
In genere uno spostamento di grandi masse d’aria dai tropici verso le alte latitudini si traduce al suolo come potenti promontori anticiclonici che invadono latitudini normalmente soggette a ciclogenesi, mentre una grossa massa d’aria che dalle alte latitudini si sposta verso le latitudini inferiori, si traduce al suolo come una circolazione depressionaria che si sposta verso latitudini normalmente temperate.
Tali meccanismi sono fondamentali a livello climatico poichè producono grossi scambi termici tra le alte e le basse latitudini, se così non fosse i poli tenderebbero a divenire sempre più freddi, mentre i tropici sempre più caldi.
Esiste comunque un’altro genere di onda planetaria, detta onde di Bjerknes, meglio note come onde corte.
Sovrapposti ai meandri planetari del vento, esistono altre ondulazioni, leggermente più piccole, che prendono il nome di onde sinottiche. Di queste ondulazioni minori ce ne sono mediamente da sei a otto in un emisfero ed esse nascono e si sviluppano a seguito di piccole inomogeneità nella temperatura e pressione atmosferica sulle onde planetarie maggiori. Le ondulazioni sinottiche rientrano nella classe delle onde lunghe e, alcune volte, vengono anche chiamate onde di Rossby.
In genere nel nostro emisfero si presentano molto più stabili per la maggior alternanza tra oceani e continenti al suolo, il che produce contrasti termici considerevoli tra le due tipologie di aree prese qui in questione.
I motivi per cui il vortice polare dell’emisfero nord risulta più disturbato, sono dovuti alle caratteristiche topografiche su grande scala (le montagne rocciose e il complesso dell’ Himalaya) e ai contrasti terra-oceanici, fattori che generano le onde planetari.

Effetti sull’Ozonosfera delle onde planetarie:
Le onde di Rossby sono significative dell’aumento della BDC e, come spiegato prima, causano un vortice polare più debole e quindi di temperature polari più calde. Le onde planetarie stazionarie quando si propagano verticalmente fino a rompersi nella stratosfera polare, causano improvvisi riscaldamento (warming).

Nella figura qui sopra si può notare come l’onda planetaria si propaghi dalla troposfera (linea bianca sottile sotto i 16km) fino alla stratosfera. Tali forcing provengono quindi dal basso verso l’alto, tramite l’aria che con l’altezza diventa meno densa, ne consegue che all’aumentare della quota l’onda planetaria aumenta la sua ampiezza. Questo spiega come ondulazioni troposferiche apparentemente piccole, in media-alta stratosfera raggiungano ampiezze ragguardevoli.
L’onda è illustrata dalla freccia nera lungo l’asse del nucleo del VP, poi si piega verso i tropici. La linea bianca rappresenta la BDC. Il riscaldamento è la conseguenza del forcing troposferico: l’onda rallenta il VPS (nella regione circondata dalla linea blu) “depositando” una circolazione orientale (moto easterly) nel VPS che logicamente possiede correnti zonali (westerly).
La dispersione dell’onda si presenta tramite un processo che ricorda l’infrangersi delle onde del mare. In modo analogo, infatti, le onde atmosferiche assumono grandi dimensioni e la conseguente rottura è frutto della miscelazione della corrente proveniente dalla zona equatoriale (line rossa). Questo scambio provoca la rottura dell’onda, apportando cambiamenti notevoli alla concentrazione dell’ozono.
E’ corretto affermare quindi che riscaldamenti stratosferici sono causati da forcing troposferici. Questi warming sono il risultato dello spostamento del vortice polare da una circolazione approssimativamente simmetrica al polo, ad una circolazione che è asimmetrica ad esso.
Nella figura qui sopra si può notare come l’onda planetaria si propaghi dalla troposfera (linea bianca sottile sotto i 16km) fino alla stratosfera. Tali forcing provengono quindi dal basso verso l’alto, tramite l’aria che con l’altezza diventa meno densa, ne consegue che all’aumentare della quota l’onda planetaria aumenta la sua ampiezza. Questo spiega come ondulazioni troposferiche apparentemente piccole, in media-alta stratosfera raggiungano ampiezze ragguardevoli.
L’onda è illustrata dalla freccia nera lungo l’asse del nucleo del VP, poi si piega verso i tropici. La linea bianca rappresenta la BDC*. Il riscaldamento è la conseguenza del forcing troposferico: l’onda rallenta il VPS (nella regione circondata dalla linea blu) “depositando” una circolazione orientale (moto easterly) nel VPS che logicamente possiede correnti zonali (westerly).

La dispersione dell’onda si presenta tramite un processo che ricorda l’infrangersi delle onde del mare. In modo analogo, infatti, le onde atmosferiche assumono grandi dimensioni e la conseguente rottura è frutto della miscelazione della corrente proveniente dalla zona equatoriale (line rossa). Questo scambio provoca la rottura dell’onda, apportando cambiamenti notevoli alla concentrazione dell’ozono.
E’ corretto affermare quindi che riscaldamenti stratosferici sono causati da forcing troposferici. Questi warming sono il risultato dello spostamento del vortice polare da una circolazione approssimativamente simmetrica al polo, ad una circolazione che è asimmetrica ad esso.

*BDC= circolazione dell’ozono.
L’ozono infatti essendo una gas, è soggetto alla dinamica dei venti zonalei stratosferici, questo produce dunque anche una circolazione generale dell’ozonosfera che può subire variazioni d’intensità indotte dall’attività solare in corrispondenza allo stato dell’indice QBO.
Variazioni di questo genere vengono in genere misurate con l’indice BDC.

Fonte di ricerca: Meteo Triveneto (solo per descrivere lo schema sovra postato).

Le onde planetarie o di Rossby sono le più grandi presenti nell’atmosfera e nel mare e, a causa della loro lentezza, sono importanti per le previsioni stagionali. Infatti la loro scala dei tempi e dell’ordine di 20-40 giorni, e spesso, nell’emisfero boreale, sono quasi stazionarie a causa dell’alternanza dei continenti con le loro montagne e dei mari che ne condizionano la fase. Queste onde sono importanti in quanto sono la guida d’onda delle perturbazioni meteo climatiche, collegando (teleconnettendo) regioni a voltemolto distanti. Mediante un modello barotropico e baroclino dell’atmosfera, si stanno studiando le ondedi Rossby nella regione Euro-Atlantica, con l’obbiettivo di studiare la propagazione ed i tempi di arrivo nella regione Mediterranea delle perturbazioni Atlantiche. Inoltre, si stanno studiando le anomalie climatiche nelle regioni tropicali e le loro possibili teleconnessioni con la regione Mediterranea, fra cui il monsone Africano, in relazione alla estensione in estate dell’anticiclone libico sul Mediterraneo.

L’obiettivo generale è quello di studiare le anomalie climatiche della regione Mediterranea indotte da anomalie in regioni remote via teleconnessioni diretta delle onde di Rossby, o indiretta di anomalie meteo climatiche che usano le onde di Rossby come guida d’onda. Nel periodo invernale, la regione Euro-Mediterranea è sotto l’influsso dell’oceano Atlantico. Nella stagione fredda, l’onda planetaria in uscita dal continente Nord Americano porta le tempeste, e quindi anche le precipitazioni, verso l’Europa nord occidentale o verso il Mediterraneo. L’intensità delle correnti atmosferiche associate a questa onda dipende dal gradiente termico tra le regioni tropicali ed le regioni polari, mentre la fase dipende dalla differenza termica tra le regioni orientali del Canada e le acque della corrente del Golfo. Per esempio, un lieve cambiamento della fase di questa onda può significare un inverno relativamente secco omolto piovoso in Mediterraneo.Nel periodo estivo il gradiente termico tra le regioni tropicali e le regioni polari è minore,per cui la circolazione planetaria è meno intensa, per cui diventano importanti le teleconnessioni della regione Mediterranea con le regioni tropicali o subtropicali. Di particolare importanza per il Mediterraneo sono il monsone Asiatico ed il monsone Africano, e le anomalie di temperatura superficiale degli oceani.
L’attività di ricerca: è stato sviluppato un modello di circolazione atmosferica planetaria sulla sfera. Il modello nella sua forma spettrale ha cinque livelli in verticale, ed è integrato numericamente per lo studio degli aspetti non lineari. Il modello ha una sua forma semplificata, in approssimazione barotropica, che è integrato analiticamente. Con questo modello si stanno studiando le strutture delle onde planetarie, e la propagazione delle perturbazioni climatiche che su di esse viaggiano.Lo studio viene effettuato con l’obiettivo di calcolare i tempi e le traiettorie di queste perturbazioni in funzione della loro dimensione e posizione in relazione alla intensità del flusso atmosferico zonale e della fase dell’onda portante.

Fonte di ricerca: Ibimet.cnr.it