La fase finale di questa stagione invernale è stata segnata in troposfera dal trasferimento di quanto accaduto nello strato immediatamente superiore – la stratosfera – quando la stagione era in effetti appena iniziata. Un imponente warming stratosferico del quale abbiamo parlato in più di una occasione su queste pagine, in conseguenza del quale abbiamo riscontrato un notevole interesse ed un rinnovato entusiasmo per lo studio, la comprensione e l’interpretazione di questo particolare e relativamente raro evento. Molto spesso nel passato, al verificarsi di questi eventi sono seguite delle significative irruzioni di aria di origine artica nelle medie latitudini dovute a flussi marcatamente meridiani sull’area continentale europea, sul Mediterraneo e quindi anche sull’Italia.
La storia di questi eventi è in effetti piuttosto breve, le prime misurazioni stratosferiche non sono più vecchie di mezzo secolo, infatti i dati disponibili coprono soltanto il periodo che va dal 1958 ai giorni nostri. In questi cinquant’anni sono stati osservati venticinque episodi di SSW (Stratospheric Sudden Warming). Individuare quali fattori ne possano costituire l’origine non è semplice e, sin qui, il livello di comprensione scientifica del fenomeno è ancora piuttosto basso.
Nel tentativo di esperire un indagine con approccio sperimentale, abbiamo provato a rivolgere la nostra attenzione verso fattori di forcing esogeni al sistema Terra , ma non certo al sistema clima nel suo complesso, provando la strada della correlazione dell’attività magnetica solare, espressa in numero di macchie solari SSC (Sun Spot Cycle) con il numero dei SSW. A tale scopo nella fase iniziale è stato necessario filtrare i vari dati attraverso l’uso delle medie mobili per cinque periodi per quanto concerne l’attività solare e per tre periodi per quanto concerne il numero degli SSW. In questo modo sono state soppresse tutte le piccole oscillazioni ed è stato messo in maggiore risalto l’andamento portante delle due variabili esaminate.
La trasposizione grafica delle due matrici di dati ci permette di fare alcune riflessioni, tuttavia, come sottolineato in apertura è doveroso sottolineae che la serie dei dati è decisamente breve per fornire un’immagine completa ed affidabile.
Le curve presenti in questa immagine rappresentano rispettivamente:
- Il segnale dell’attività solare espressa in numero di macchie (giallo)
- Il segnale di SSW rilevati dal 1958 ad oggi (viola)
 
Le curve presenti in questa immagine rappresentano rispettivamente:
- Andamento di tendenza dell’attività solare (rosso)
- Andamento di tendenza dei Stratospheric Sudden Warmings (blu)
- Il segnale dell’attività solare espressa in numero di macchie (giallo)
- Il segnale di SSW rilevati dal 1958 ad oggi (viola)
Le curve presenti in questa immagine rappresentano rispettivamente:
- Il numero medio di SSW nell’intero periodo (celeste)
- Il numero medio di SSW nei periodi compresi dal 1958 al 1984 e dal 1985 al 2009 (verde)
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Dall’analisi dei dati e delle immagini è possibile trarre alcune conclusioni.
E’ visibile una correlazione positiva tra la curva dell’attività solare e del numero di SSW. In particolare si riscontra come tali eventi abbiano una frequenza di occorrenza maggiore attorno ai massimi dell’attività solare. Il picco di SSW è raggiunto con un certo anticipo rispetto al picco dell’attività solare e, analogamente, il picco negativo viene raggiunto qualche tempo prima del minimo solare. La frequenza di SSW si riduce vistosamente a partire dalla fine degli anni ’80.
Dalle matrici di dati è stato inoltre possibile ricavare il valore medio di eventi di SSW sull’intero periodo, una frequenza di occorrenza pari a 0,56 eventi/anno. Escludendo i dati iniziali e finali delle due matrici, perché troppo al contorno dati e quindi maggiormente sensibili ad errori di analisi, abbiamo meglio fissato la nostra attenzione al periodo compreso tra il 1961 e il 2006. Il dato che desta maggiore sorpresa è individuabile sulla netta discontinuità avvenuta dopo il 1984 e che ha praticamente contraddistinto quasi interamente gli anni ’90 e gli anni 2000 ad eccezione del breve periodo compreso tra 1998 e il 2002.
Il livello di comprensione scientifica piuttosto basso e la brevità delle serie di dati disponibili in ordine a questi eventi rendono quanto mai difficoltoso ipotizzare una spiegazione a questa evidente discontinuità . Tuttavia è possibile procedere ad alcune osservazioni.
Dall’analisi dei dati si evince che il picco del numero medio massimo - circa 1,15 eventi/anno – di SSW si realizza lungo la fase crescente dell’attività solare verso i massimi solari e con numero di macchie mediamente pari o inferiore a circa 90-100. Tale numero diminuisce portandosi ad una media di circa 0,85 eventi/anno quando l’attività solare supera le 100-120 macchie. Ovvero, un Sole troppo attivo sembra vada ad inficiare i meccanismi di formazione dei SSW. A questo punto non possiamo trascurare l’ipotesi per la quale i meccanismi sia fotochimici di formazione e distruzione dell’ozono che del suo trasferimento dalle zone tropicali a quelle polari, direttamente connesse alle emissioni ultraviolette, influenzino negativamente o addirittura inibiscano la genesi ed evoluzione degli SSW. Se ne deduce che probabilmente ad una componente intrinseca dell’atmosfera atta alla formazione di forcing troposferici, quali quelli evidenziatisi alla fine del dicembre 2008 e direttamente connessi con l’evoluzione meridiana delle onde planetarie, si modula una componente propria della stratosfera che la rende più o meno predisposta a generare più o meno intensi SSW. Ovviamente questa è una ipotesi che ha bisogno di ulteriori approfondimenti ma che può essere una buona base di partenza per cercare di comprendere questo importante fenomeno.
L’attività solare sembrerebbe quindi modulare in frequenza e in ampiezza i SSW. Infatti guardando le linee di tendenza del numero dei vari eventi e dell’attività solare notiamo proprio come gli eventi di warming stratosferici siano più frequenti e di numero medio maggiore nei periodi in cui l’attività solare presenta un numero di macchie inferiori a 100 e viceversa, minore, quando queste ultime superano tale soglia.
La correlazione tra l’attività solare e le dinamiche stratosferiche è stata del resto investigata autorevolmente in più occasioni. In uno studio portato a termine da alcuni ricercatori dell’Università di Berlino è stata individuata una forte correlazione positiva tra il segnale dell’attività solare e le diverse fasi della Quasi Biennal Oscillation. Con specifico riferimento alla stagione invernale dell’emisfero settentrionale il segnale solare sembra modulare le altezze del geopotenziale e le temperature della stratosfera, ma tale correlazione appare molto più evidente raggruppando le serie di dati nelle due fasi occidentale ed orientale della QBO. E’ noto che la fase occidentale della QBO è normalmente associata con un vortice polare particolarmente solido e stabile, tuttavia sembra che tali solidità e stabilità possano in qualche modo venir meno durante le fasi di massimo solare, mentre esattamente l’opposto sembra accadere nelle fasi di minimo solare (Labitzke, Naujocat, Kunze 2003).Â
Queste considerazioni, se da un lato dimostrano quanto possa essere evidente l’influenza dell’attività solare nell’evoluzione delle dinamiche stratosferiche, dall’altro complicano ancora di più il quadro generale. Infatti, con specifico riferimento all’evento di SSW osservato all’inizio di quest’anno va ricordato che la situazione generale appare essere in controfase, ovvero, pur essendo in una fase occidentale della QBO, siamo anche in una fase prolungata di minima attività solare. E’ indubbio che molta strada debba ancora essere percorsa per giungere ad una piena comprensione di questi affascinanti fenomeni.
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