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Il calore latente liberato con la pioggia come fonte di energia per gli anticicloni di blocco

Alcune considerazioni sui sistemi di blocco

Non è la prima volta che mi accade di scrivere di sistemi di blocco (blocking systems) su CM ed il motivo del mio interesse per l’argomento si lega al fatto che tali strutture sono una componente essenziale della variabilità del tempo atmosferico alle medie latitudini del nostro pianeta.

Elemento chiave dei sistemi di blocco è un promontorio anticiclonico esteso da latitudini subtropicali verso Nord e che dunque interrompe o “blocca” il normale regime da ovest verso est (regime zonale) delle grandi correnti occidentali, costringendole a meandri spesso assai tortuosi.

Nel nostro emisfero i blocchi hanno frequenza massima sugli oceani (Pacifico settentrionale e Atlantico settentrionale) ma nel periodo estivo sono abbastanza frequenti anche sulle aree continentali.  Ovviamente i blocchi con più profonda influenza sul clima europeo sono quelli dell’Atlantico settentrionale.

I sistemi di blocco, per la loro elevata persistenza (da una ad alcune settimane e, nei  casi più estremi, mesi), contribuiscono alla genesi di  vari tipi di eventi estremi fra cui ad esempio:

  • le siccità e le ondate di caldo legate al lungo persistere su un dato territorio di anticicloni di blocco che producono avvezione di aria subtropicale torrida
  • le piogge alluvionali e le ondate di freddo che possono aver luogo nelle grandi saccature stazionarie che precedono o seguono gli anticicloni di blocco
  • le piogge alluvionali che possono aver luogo in corrispondenza con i minimi di cut-off che “danzano” ai piedi di grandi anticicloni di blocco.

Il lavoro di Pfahl et al, 2015

Il lavoro, il cui abstract è disponibile qui, è stato di recente pubblicato su Nature Geosciences ed è relativo all’energetica dei blocchi e cioè a quel che contribuisce a rifornire di energia gli anticicloni di blocco.

Per chi ha la ventura di analizzare di frequente carte meteorologiche sinottiche è intuitivo che gli anticicloni di blocco siano legati a “corda doppia“ a depressioni che interagiscono strettamente con essi. Tale interazione è stata analizzata quantitativamente da un gruppo di ricercatori elvetici afferenti all’ETH di Zurigo ed a Meteosvizzera che hanno evidenziato che una fonte energetica di prima grandezza per gli anticicloni di blocco è il riscaldamento diabatico per condensazione dell’acqua di pioggia nelle depressioni ad essi associate. E’ noto infatti che ogni grammo d’acqua che condensa libera 2450 Joule e tale fenomeno costituisce un vettore energetico formidabile per l’atmosfera terrestre nella quale grandi masse d’acqua evaporano alle basse latitudini (assorbendo 2450 Joule per ogni grammo evaporato) per essere poi trasportate verso nord dalla circolazione e liberare infine l’energia trasportata in forma di pioggia.

Nel caso dei sistemi frontali tale liberazione di energia si concentra in particolare nei Warm Conveyor Belt (WCB) e cioè nelle zone di salita dell’aria calda presente all’interno delle depressioni frontali ed evidenziate nel modello di ciclone extratropicale di Browning. Per porre in evidenza il contributo energetico di tale fenomeno agli anticicloni di blocco i ricercatori hanno utilizzato un approccio di tipo lagrangiano, studiando cioè le traiettorie all’indietro (backward trajectories) delle masse d’aria che si trovano all’interno di anticicloni di blocco dell’emisfero nord. L’analisi è stata riferita a 21 anni di dati di rianalisi di ECMWF (1989-2009) e gli anticicloni di bocco sono stati identificati automaticamente in base all’anomalia della vorticità potenziale e non, come più di frequente accade, in base all’anomalia del geopotenziale.

Principali risultati dell’analisi condotta

In estrema sintesi dall’analisi di Pfahl et al. è emerso che:

  • nei 3 giorni che ne precedono l’arrivo nell’anticiclone di blocco, le masse d’aria analizzate sono state per il 46% riscaldate in modo diabatico di oltre 2°C (con riscaldamento massimo osservato di oltre 20°C)
  • nei 7 giorni che ne precedono l’arrivo nell’anticiclone di blocco, le masse d’aria analizzate sono state per il 69% riscaldate in modo diabatico di oltre 2°C (con riscaldamento massimo osservato di oltre 25°C).

Si è inoltre evidenziato che il riscaldamento diabatico ha un ruolo determinate nella fase d’innesco degli anticicloni di blocco mentre in seguito tale peso diminuisce con l’età degli anticicloni stessi. Ciò è attestato dalla figura qui sotto, da cui si evidenzia la percentuale di masse d’aria che nei tre giorni precedenti l’arrivo sono state riscaldate di oltre 2 °C in funzione dell’età dell’anticiclone di blocco. Si noti che al secondo giorno si raggiunge il valore di picco del 60%.

Figura 1

E’ a questo punto interessante evidenziare alcune possibili conseguenze di quanto evidenziato dai ricercatori elvetici.

Se il riscaldamento diabatico è tanto importante possiamo dedurre che periodi con elevato contenuto in umidità dell’atmosfera siano in grado  di innescare un numero maggiore di anticicloni di blocco. Ciò potrebbe ad esempio rivelarsi importante negli anni di El Niño, nei quali l’elevata attività di cumulonembi della cella di Walker arricchisce fortemente di umidità l’atmosfera dell’intero pianeta.

Analogamente durante le ere glaciali, allorché il tenore atmosferico di vapore acqueo è molto ridotto, possiamo immaginare che la frequenza degli anticicloni di blocco sia sensibilmente ridotta e che ciò a sua volta si traduca in una sensibile riduzione degli scambi latitudinali di energia (nei quali i blocchi hanno un ruolo cruciale).

L’articolo evidenzia infine che l’energetica dei sistemi di blocco è ancor oggi non del tutto chiarita e questo riduce sensibilmente l’attendibilità delle previsioni a medio e lungo termine oltre a rendere ovviamente inaffidabile con riferimento a tali strutture circolatorie la modellistica climatica basata su GCM.

Bibliografia

Pfahl S., Schwierz C., Croci-Maspoli M., Grams C.M., Wernli H., 2015. Important of latent heat release in ascending air stremas for atmospheric blocking, Nature Geosciences, 20 luglio 2015.

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Published inAttualitàMeteorologia

2 Comments

  1. luca

    Un saluto…viene riportato l’esempio degli anni di El Nino come fenomeno di amplificazione degli anticicloni di blocco, in merito a tassi di umidità elevati nell’atmosfera globale. Alla luce delle dinamiche circolatorie atmosferiche degli ultimi 20 anni in particolare, si evince una predominanza di circolazioni ad elevato scambio latitudinale di energia (scambi meridiani). Il fatto è che ciò avviene anche in anni di El Nina o fasi ENSO neutre con la stessa frequenza ed irruenza delle fasi di El Nino. Secondo le dinamiche del riscaldamento diabatico per condensazione di pioggia nelle depressioni ad esse associate, si può trovare nell’azione di un fronte polare più basso di latitudine, rispetto ai cicli ENSO, una causa più costante e diretta nelle vicende bariche nella fattispecie europee? Grazie per una risposta.

    • Luca, credo che tu abbia letto il lavoro di Carlo Colarieti Tosti pubblicato su CM (è in home page sulla destra). In effetti discutiamo da tempo delle dinamiche della distribuzione della massa e quindi della latitudine di scorrimento del fronte polare. Certamente, un valore di ENSO non è mai lo stesso in termini assoluti di teleconnessione, come non lo sono i valori di NAO, AO e tanti altri indici di circolazione. Tuttavia, per dar corpo al tuo quesito, fronte polare, ENSO e incidenza dei blocchi in area Euro-Atlantica andrebbero studiati insieme. E’ uno spunto interessante, può darsi che si possa fare.
      gg

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