Improvviso riscaldamento stratosferico

Significato nell'atmosfera

Sebbene la SSW si verifichi a decine di chilometri dalla superficie nella stratosfera, i suoi effetti possono propagarsi verso il basso nella troposfera, influenzando i modelli meteorologici di interi continenti.

Indebolendo o spostando il vortice polare, le SSW possono influenzare la forza, la posizione e i meandri della corrente a getto, innescando così estese ondate di freddo, insoliti percorsi temporaleschi o prolungati periodi di condizioni miti, a seconda della natura dell'interruzione.

Lo studio della SSW è fondamentale per le previsioni meteorologiche stagionali, per la comprensione degli eventi invernali estremi e per l'interpretazione dell'accoppiamento tra le dinamiche stratosferiche e troposferiche.

Il vortice polare e le condizioni di base

Il vortice polare è una grande circolazione ciclonica di aria fredda che si forma sopra i poli durante l'inverno. Nel suo stato normale, il vortice polare è forte, circolare e confinato nella stratosfera polare, intrappolando efficacemente l'aria estremamente fredda sopra i poli e mantenendo un tempo relativamente stabile alle medie latitudini.

È circondato da un getto circumpolare che separa l'aria fredda polare da quella più calda alle latitudini inferiori. La forza e la stabilità di questo vortice costituiscono la linea di base rispetto alla quale si verificano eventi improvvisi di riscaldamento stratosferico.

Quando il vortice è disturbato da SSW, può indebolirsi, dividersi o spostarsi dal polo, permettendo all'aria fredda polare di raggiungere latitudini più basse e alterando i normali modelli meteorologici.

Meccanismo dell'improvviso riscaldamento stratosferico

La SSW è tipicamente innescata dalla propagazione verso l'alto di onde atmosferiche su larga scala, spesso onde di Rossby, dalla troposfera alla stratosfera.

Quando queste onde raggiungono la stratosfera, possono amplificare e distorcere il vortice polare, trasferendo energia e slancio che indeboliscono i venti occidentali prevalenti.

In alcuni casi, il vortice può dividersi in due o più vortici più piccoli o spostarsi dalla sua posizione polare centrale. L'improvvisa decelerazione o inversione dei venti del vortice fa sì che l'aria si abbassi e si comprima, producendo un rapido aumento della temperatura nella stratosfera.

Questo processo si svolge tipicamente nell'arco di pochi giorni, anche se gli effetti sul tempo in superficie possono durare per settimane. I tempi, l'entità e l'andamento spaziale del riscaldamento dipendono dalla forza delle onde planetarie in arrivo, dallo stato preesistente del vortice polare e dalle interazioni con altre caratteristiche atmosferiche come la corrente a getto e i sistemi di pressione troposferici.

Tipi di eventi di riscaldamento stratosferico improvviso

I meteorologi distinguono due tipi principali di eventi SSW:

• Eventi di spostamento: Il vortice polare viene spinto lontano dal polo ma rimane in gran parte intatto, inviando aria fredda verso latitudini più basse e alterando potenzialmente i modelli della corrente a getto.
• Eventi di divisione: Il vortice si frammenta in due o più vortici più piccoli, permettendo all'aria fredda polare di riversarsi verso sud su più regioni.

Gli eventi di tipo split tendono a produrre impatti più ampi ed estremi sul clima delle medie latitudini rispetto agli eventi di tipo displacement.

La comprensione del tipo di SSW è fondamentale per anticipare le anomalie meteorologiche risultanti e la loro distribuzione spaziale.

Impatto sul tempo in superficie

La propagazione verso il basso degli effetti SSW può modificare significativamente il tempo in superficie nell'emisfero settentrionale.

• Epidemie di aria fredda: Quando il vortice polare si indebolisce o si divide, l'aria polare gelida può spostarsi verso le regioni delle medie latitudini, provocando gravi condizioni invernali in Europa, Nord America e Asia.
• Interruzione della corrente a getto: I flussi normalmente da ovest a est(zonali) possono passare a un andamento più nord-sud(meridionali), producendo profonde depressioni e dorsali che alterano il percorso delle tempeste e dei sistemi di precipitazione.
• Anomalie prolungate: A differenza dei tipici eventi meteorologici sinottici, i cambiamenti indotti dalle SSW possono durare per settimane, influenzando più cicli meteorologici, prolungando i periodi di freddo e aumentando la probabilità di eventi precipitativi estremi.
• Interazione con altri modelli climatici: La SSW può interagire con fenomeni come l'Oscillazione Nord Atlantica o l'Oscillazione Artica, amplificando o attenuando i loro effetti sul tempo regionale.

Frequenza e modelli geografici

I grandi eventi di riscaldamento stratosferico improvviso si verificano all'incirca una volta ogni due inverni nell'emisfero settentrionale, anche se i riscaldamenti minori si verificano più frequentemente.

Il vortice polare relativamente più debole e meno stabile nell'emisfero settentrionale lo rende più suscettibile alle perturbazioni delle onde planetarie, permettendo a SSW di verificarsi con una certa regolarità sull'Eurasia e sul Nord America.

Al contrario, nell'emisfero meridionale si verificano molti meno eventi di SSW perché il vortice polare antartico è più forte, più circolare e in gran parte isolato dalla forte attività delle onde planetarie.

Quando la SSW si verifica nell'emisfero meridionale, tende a essere meno intensa e ad avere un impatto minore sul tempo in superficie, anche se fornisce comunque preziose indicazioni sulle dinamiche stratosferiche polari.

Importanza per le previsioni e la comprensione del clima

Gli eventi di SSW sono un punto chiave sia per la ricerca climatica che per le previsioni operative. La previsione dell'inizio e del tipo di SSW può migliorare le previsioni meteorologiche a lungo termine, in particolare per quanto riguarda le temperature estreme invernali e i modelli di tempesta.

Inoltre, forniscono informazioni sull'accoppiamento tra stratosfera e troposfera, sulle dinamiche del vortice polare e sui modi in cui le onde atmosferiche su larga scala influenzano la circolazione globale.

La comprensione di SSW contribuisce a una più ampia comprensione di come i processi polari possano determinare fenomeni meteorologici estremi in regioni lontane dai poli.

Come l'improvviso riscaldamento stratosferico modella il clima invernale

L'improvviso riscaldamento stratosferico rappresenta una rapida perturbazione della stratosfera polare che ha effetti a cascata sul clima globale.

Indebolendo o spostando il vortice polare, gli eventi SSW possono alterare i modelli della corrente a getto, reindirizzare le rotte delle tempeste e produrre periodi prolungati di freddo estremo o di tempo insolito.

Il loro studio è essenziale per comprendere la variabilità climatica invernale, prevedere eventi gravi ed esaminare le intricate interazioni tra stratosfera e troposfera.

In sostanza, gli eventi SSW agiscono come motore ad alta quota dei modelli meteorologici di superficie, dimostrando la profonda connettività tra i diversi strati dell'atmosfera terrestre.