Vortice polare

Capire il vortice polare e i suoi collassi

Il vortice polare non è un elemento singolo e statico, ma un sistema dinamico e complesso di aria in circolazione che interagisce sia con la stratosfera che con la troposfera. Influenza la forza e il percorso della corrente a getto polare, che a sua volta influenza i modelli meteorologici nelle regioni delle medie latitudini. 

Il suo comportamento cambia con le stagioni: tende a essere più forte in inverno, quando il contrasto di temperatura tra i poli e le latitudini inferiori è maggiore, e più debole in estate. Il vortice svolge anche un ruolo chiave nel contenere l'aria estremamente fredda vicino ai poli, mentre le sue fluttuazioni possono innescare epidemie di aria fredda quando si indebolisce o si sposta.

In condizioni normali, un forte vortice polare mantiene l'aria artica o antartica in gran parte confinata ai poli. La corrente a getto polare, che scorre più in basso nella troposfera, funge da barriera tra l'aria polare e quella delle medie latitudini. Un forte vortice stabilizza la corrente a getto, determinando condizioni invernali più miti per gran parte dell'emisfero settentrionale.

Quando il vortice si indebolisce, la corrente a getto diventa più debole e forma ampie depressioni che si estendono molto a sud. Queste deviazioni permettono all'aria polare gelida di spostarsi nelle regioni delle medie latitudini, producendo ondate di freddo estremo, nevicate abbondanti e condizioni invernali prolungate.

Ulteriori impatti di un vortice indebolito includono:

• Alterazione delle traiettorie delle tempeste: Aumenta la frequenza delle tempeste di neve o di ghiaccio in alcune regioni.
• Cambiamenti di temperatura persistenti: Possono durare per settimane, influenzando l'agricoltura, la domanda di energia e i trasporti.
• Interazioni con altri fenomeni atmosferici: il blocco dei massimi e altri modelli possono amplificare gli eventi meteorologici estremi.

Cosa succede se un vortice polare collassa?

Un collasso, spesso legato a un improvviso riscaldamento stratosferico (SSW), non significa che il vortice scompaia. Al contrario, si interrompe, si indebolisce o si sposta, creando effetti a cascata sulla corrente a getto e sul tempo in superficie.

I risultati principali includono:

• Indebolimento o inversione dei venti: I venti stratosferici occidentali rallentano o si spostano verso est, riducendo il contenimento dell'aria polare da parte del vortice.
• Spostamento o scissione del vortice: Il vortice può allontanarsi dal polo o frammentarsi in centri di circolazione più piccoli e deboli.
• Interruzione della corrente a getto: Una corrente a getto più debole permette all'aria artica di raggiungere le medie latitudini, aumentando il rischio di condizioni meteorologiche invernali estreme.
• Impatti in superficie: Le epidemie di freddo, le tempeste di neve e le condizioni di ghiaccio prolungate possono interessare vaste regioni per settimane o mesi, causando talvolta problemi energetici e infrastrutturali.

Il meccanismo dell'improvviso riscaldamento stratosferico

L'improvviso riscaldamento stratosferico è il meccanismo principale alla base dei collassi del vortice polare. Si verifica quando onde atmosferiche di scala planetaria provenienti dalla bassa atmosfera si propagano verso l'alto nella stratosfera. Queste onde sono spesso generate da grandi elementi geografici, come le Montagne Rocciose, l'Himalaya o forti sistemi meteorologici.

Quando queste onde salgono, si infrangono, come le onde dell'oceano su una spiaggia, rilasciando energia e slancio significativi nella stratosfera. Questa iniezione di energia interrompe il vortice, causando l'indebolimento dei venti e un drastico aumento della temperatura.

Questo processo spiega perché gli eventi di SSW e i crolli del vortice polare sono molto più frequenti nell'emisfero settentrionale, dove le diverse masse terrestri e le catene montuose generano forti onde atmosferiche, rispetto all'emisfero meridionale, dove il continente antartico, circondato dall'oceano, offre molte meno perturbazioni.

Con quale frequenza avviene il collasso del vortice polare?

La frequenza varia da un emisfero all'altro a causa della geografia e delle condizioni atmosferiche:

• Emisfero settentrionale: I crolli si verificano circa una volta ogni due inverni, quando montagne e continenti generano onde atmosferiche che disturbano la stratosfera.

• Emisfero meridionale: I collassi sono rari. Il vortice antartico è insolitamente stabile grazie all'isolamento del continente e all'oceano circostante, che riduce al minimo le perturbazioni.

È importante distinguere tra le perturbazioni stratosferiche e i focolai di aria fredda in superficie, poiché non tutti gli eventi di freddo in superficie sono causati da un collasso completo del vortice.

Quanto durano i collassi del vortice polare?

Mentre il vortice polare esiste tutto l'anno, un collasso si sviluppa nell'arco di diversi giorni nella stratosfera. I suoi effetti in superficie, tuttavia, possono persistere molto più a lungo.

I modelli tipici includono:

• Il riscaldamento stratosferico si verifica in pochi giorni, interrompendo il vortice.
• I cambiamenti della corrente a getto e il movimento dell'aria artica verso le medie latitudini potrebbero continuare per settimane.
• Possono verificarsi periodi di freddo di più settimane o ripetute ondate di aria gelida, a seconda di come il vortice dislocato interagisce con altri sistemi atmosferici.

Un esempio significativo è il freddo estremo del gennaio 2019, che ha portato temperature pericolosamente basse negli Stati Uniti centrali e orientali. Questo evento è stato direttamente collegato a un'interruzione del vortice polare e ha causato problemi sociali e infrastrutturali diffusi, tra cui carenza di energia e rischi per i trasporti.

Segni e impatti dei collassi del vortice polare

I meteorologi monitorano diversi indicatori chiave per anticipare un crollo:

• Rapido riscaldamento stratosferico: Le temperature possono aumentare fino a 50°C in pochi giorni, segnalando una significativa iniezione di energia.
• Inversione dei venti: I venti stratosferici normalmente occidentali rallentano o si spostano verso est, indebolendo il contenimento dell'aria polare.
• Spostamento o frammentazione del vortice: I modelli di previsione possono mostrare che il vortice si allontana dal polo o si frammenta.
• Anomalie della corrente a getto: Le prime deviazioni della corrente a getto indicano che l'aria artica potrebbe presto spostarsi verso sud.

Questi segnali compaiono di solito da una a due settimane prima degli impatti in superficie, consentendo ai meteorologi di fornire avvisi e previsioni in anticipo.

Comprendere le implicazioni più ampie dei vortici polari

Il vortice polare è una caratteristica atmosferica permanente, ma la sua stabilità influenza profondamente il clima invernale. Un vortice forte confina l'aria fredda vicino ai poli, mentre un vortice indebolito o collassato permette all'aria artica di riversarsi alle medie latitudini, producendo freddo estremo, neve e ghiaccio.

• I crolli si verificano relativamente spesso nell'emisfero settentrionale, ma sono rari nell'emisfero meridionale.
• L'improvviso riscaldamento stratosferico è il principale fattore scatenante, caratterizzato da un rapido riscaldamento stratosferico e dall'inversione del vento.
• Mentre le perturbazioni si verificano rapidamente nella stratosfera, gli effetti in superficie possono durare settimane o mesi.

La comprensione del vortice polare, dei suoi collassi e dei suoi indicatori aiuta a spiegare perché gli inverni possono passare bruscamente da miti a rigidi e perché alcune regioni sperimentano un freddo prolungato mentre altre rimangono relativamente inalterate.