Movimenti in stratosfera e conseguenze sul meteo
Meteorologia

Quello che succede in stratosfera è oggetto di grande interesse per i climatologi e per coloro che sono interessati alle previsioni stagionali. Ma perché tanta attenzione è rivolta a ciò che avviene al di sopra dei 10 chilometri di quota?

Nel periodo invernale esiste un forte legame tra ciò che accade in stratosfera e negli strati più bassi dell’atmosfera (troposfera). Solitamente in inverno un’intensa area depressionaria centrata sul Polo Nord, il cosiddetto Vortice Polare Stratosferico (VPS) domina la stratosfera con forti venti e temperature molto basse, ma talvolta intensi riscaldamenti (Stratwarming) o raffreddamenti (Stratcooling) possono alterare il suo consueto stato con conseguenti ripercussioni anche sulla circolazione atmosferica nei bassi strati in zone molto lontane dal Polo Nord (immagine 1). 
 

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Immagine 1: Temperature e altezza geopotenziale previsti per 1° gennaio 2021 in alta stratosfera

 

 


Stratwarming in arrivo ai primi del 2021? 

La notizia che sta insistentemente circolando su molti siti specialistici, e non solo, riguarda l’anomalo riscaldamento della stratosfera polare che potrebbe sfociare in un episodio di “Stratwarming” nei primi giorni del 2021. Tale anomalo riscaldamento può causare, in determinate condizioni, una rottura o un forte spostamento del vortice polare stratosferico, con importanti impatti sul vortice troposferico e di conseguenza sulla circolazione alle medie latitudini.

Se queste considerazioni sono vere per tutte le stagioni invernali, quest’anno assumono probabilmente un interesse aggiuntivo.
Occorre infatti precisare il meccanismo sopra descritto non sempre evolve in un evento di stratwarming principale; talvolta, infatti, capita che stratosfera e troposfera per un periodo sembrino “non parlarsi”, cioè non influenzarsi vicendevolmente, cosa che sta effettivamente accadendo in questa stagione invernale. In data 19 dicembre abbiamo avuto l’evento “stratcooling” che, statistica alla mano, dovrebbe determinare 30-60 giorni con forte zonalità e indice AO positivo (prevalenza di flussi ovest-est), e conseguente clima secco e mite sull’Europa centro-meridionale. Ma nonostante l’anomalia maggiore in stratosfera, in troposfera ha prevalso invece una formazione di blocchi con scambi meridiani di tipo nord-sud. Le cause di questo possono essere molteplici e magari le tratteremo in una successiva news. 
Questo fenomeno ci aiuta a spiegare quello che sta per succedere in stratosfera ai primi giorni del 2021. In effetti i principali modelli globali (ECMWF e GFS) prevedono una progressiva intensificazione dei flussi di calore tra la media troposfera e la stratosfera (immagini 2-3) con annesso indebolimento del vortice polare lungo la stessa verticale. 

 

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Immagini 2-3: flussi di calore, situazione al 22 dicembre (sx) e situazione prevista per il 29 dicembre (dx)

 


Questi flussi di calore che andranno a disturbare il vortice polare stratosferico trovano l’origine proprio nella troposfera, caratterizzata da una circolazione non zonale, ma con frequenti blocchi (robusti campi di alta pressione). A tal proposito possiamo notare, nell'immagine 4, temperature molto inferiori alla norma in sede siberiana e canadese, associate alla presenza di robusti anticicloni termici (valori oltre i 1065 hPa previsti per i prossimi giorni sulla Siberia centrale – immagine 5). Questo tipo di configurazione è notoriamente favorevole alla formazione di blocchi alta pressione. Sono proprio questi blocchi a generare onde di “disturbo” che dalla troposfera raggiungono la stratosfera.

 

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Immagine 4: anomalie termiche a 2m previste dal modello GFS per il periodo 23-29 dicembre.

 

 

 

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Immagine 5: spessore atmosfera tra i 1000 e i 500 hPa e pressione al suolo previste per il 27 dicembre in Asia orientale.

 

 

L’immagine successiva mostra la proiezione dell’indice NAM* (Northern Annular Mode, indice molto spesso utilizzato per descrivere la forza del vortice polare) nelle prossime due settimane, i valori negativi dopo la linea tratteggiata indicano una circolazione molto debole e disturbata in sede polare. Ciò significherebbe una tendenza a forti scambi meridiani (nord-sud) causati da frequenti blocchi alla circolazione zonale (ovest-est). Una situazione teoricamente favorevole ad ingressi, anche importanti, d’aria fredda in Europa a partire da circa metà gennaio (forse anche prima). 
 

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Immagine 6: sezione verticale del vortice polare e variazione di NAM osservata e prevista.

 


 

Ancora presto per essere certi di come evolverà l’Inverno

Va tuttavia sottolineato che siamo ancora nel campo probabilistico, infatti non è ancora sicuro che venga raggiunta la soglia che indica l’inizio ufficiale di un episodio di Stratospheric Warming (SW), ovvero NAM < -3 a 10 hPa. Affinché questo avvenga è necessario che i flussi si calore previsti dai modelli, e le onde planetarie ad essi associate, causino l’inversione totale dei venti in corrispondenza del Polo Nord stratosferico (da ovest-est a est-ovest) con formazione di una temporanea area anticiclonica. E’ evidente che ci siano ancora troppi se, ma riteniamo che sia doveroso porre molta attenzione a quanto succede in stratosfera anche perché, come ci indica la statistica, è proprio in anni come questo, con attività solare ancora debole, che si fanno sentire maggiormente gli effetti dei major warming stratosferici anche sulla nostra penisola. 

Ad oggi le nostre previsioni per l’inverno sono guidate principalmente dal forte episodio ENSO negativo (NINA) in atto sul Pacifico. Sulla base di questa forzante l’ultimo nostro rilascio indicava un gennaio mite e anticiclonico e un febbraio più dinamico e termicamente normale.  Quindi siamo in attesa di sapere con esattezza quanto succederà nei prossimi giorni in stratosfera per vedere se si concretizzerà un evento in grado di modificare pesantemente la circolazione nei successivi 60 giorni. Per tutte queste considerazioni riteniamo utile attendere qualche giorno prima di aggiornare le nostre tendenze per il trimestre gennaio-marzo.