Note sulle waves

[steph]

Trovo che ci sia una diffusa confusione nel panorama forumistico (ma anche su alcuni blog) circa la rappresentazione e il significato delle onde emisferiche.
La associazione che si legge di più è la seguente:
wave1 = onda pacifica
wave2 = onda atlantica

Non so perché e da quando si sia diffusa questa equazione, ma va ricordato che è sbagliata fin dalla base.

Metto solo alcune note essenziali, onde evitare ulteriori futuri fraintendimenti.

Le waves sono onde planetarie calcolate a partire dal campo del geopotenziale tramite analisi di Fourier: ne possiamo trovare quante ne vogliamo (1,2,3,4,5 etc etc) ma in genere in troposfera si troncano a 4 perché i numeri d'onda superiori contribuiscono ben poco. Nella parte medio-alta della stratosfera ancora meno (tipicamente sono troncate a 2, ma in bassa stratosfera possono anche essere 3).

Ecco un bel lavoro pionieristico (Van Loon, Jenne, Labitzke 1973) di analisi che parla proprio delle onde armoniche zonali nel cuore della stagione invernale (gennaio):

Zonal harmonic standing waves - Loon - 2012 - Journal of Geophysical Research - Wiley Online Library

Ed ecco, da quel lavoro, un'immagine esplicativa che mostra il profilo longitudinale dell'altezza della superficie isobarica di 500 hPa a gennaio a 50 gradi N in cui con le R sono indicate le creste d'onda o promontori (Ridge) e con le T i ventri d'onda o saccature (Troughs) delle prime 4 onde armoniche zonali, come si vede la massima deviazione del geopotenziale a 500 hPa dalla media zonale si osserva in Atlantico vicino alle coste occidentali europee ed è dovuto alla co-presenza di 3 creste d'onda e e all'assenza di ventri d'onda.

wavest.png

La wave 1, dunque, non è l'alta aleutinica ma un'onda planetaria con una singola cresta d'onda che da climatologia a 500 hPa si trova centrata sull'europa occidentale e si sposta rapidamente verso ovest salendo di quota in stratosfera; la posizione non è fissa ma può variare lungo l'intera circonferenza terrestre.

La wave 2, a sua volta, non è l'alta atlantica ma è un'onda planetaria con 2 creste d'onda la cui fase (posizione di una delle due creste d'onda tra 0 e 180E) si trova da climatologia a 500 hPa sulla Russia e la seconda cresta d'onda è sfasata di 180° e si trova nel nord del Pacifico fra il Golfo d'Alaska e la costa nordamericana, e di nuovo il tutto si sposta rapidamente verso ovest salendo di quota in stratosfera.
Da notare anzi come sul Nordatlantico si trovi una delle due saccature, da climatologia centrata a 50W (l'altra è sull'est asiatico), vedi immagine sotto (in rosso: ridges e in blu troughs della wave 2).

Schermata 2014-01-14 a 10.33.34.jpg

La wave 3 è un'onda planetaria con 3 creste d'onda la cui fase (posizione di una delle 3 creste d'onda tra 0 e 120E) si trova da climatologia a 500 hPa a 100E e le altre 2 creste d'onda sono sfasate di 120° tra di loro (quindi si trovano a 140W e 20W, quindi in pieno Nordatlantico al largo delle isole britanniche, mentre da climatologia una delle 3 saccature giace sull'Europa orientale).
Quindi, semmai, per avere il ridge nordatlantico tanto spesso auspicato, occorre sperare in pattern emisferico caratterizzato da 3 onde planetarie, con questo la probabilità aumenta.

Schermata 2012-11-17 a 15.19.23.pngwav.png

[elz]

Ma infatti si vede bene dall'analisi del gruppo di berlino che specie tra il 20 dicembre e inizio gennaio abbiamo avuto appunto una wave2 piuttosto attiva nel campo del geopotenziale, tra l'altro grossomodo nella sua posizione climatologica ed il tutto mentre in atlantico c'erano profonde depressioni...


Anche se bisognerebbe guardare alla deviazione dalla media zonale piuttosto che alle anomalie si vede bene il pattern della wave2:

compday.6ugYYX2LmR.gif

[Lorenzo Catania]

Oooh, finalmente capisco che cosa cavolo si intende con 'ste waWes!
Grazie

[Conte]

Oooh, finalmente capisco che cosa cavolo si intende con 'ste waWes!
Grazie

Chi si rilegge......un altro "grande" del forum.

[luposilano]

Mi unisco ai ringraziamenti. Siete grandi!

[luposilano]

Una domanda: nell'ultima immagine del post di steph la figura d) corrisponde alle anomalie legate ad un pattern corrispondente all'azione forzante delle 3 onde, o soltanto della prima e della seconda onda?

[steph]

Una domanda: nell'ultima immagine del post di steph la figura d) corrisponde alle anomalie legate ad un pattern corrispondente all'azione forzante delle 3 onde, o soltanto della prima e della seconda onda?

Solo della prima e della seconda onda.

[elz]

Una domanda: nell'ultima immagine del post di steph la figura d) corrisponde alle anomalie legate ad un pattern corrispondente all'azione forzante delle 3 onde, o soltanto della prima e della seconda onda?

d) rappresenta la deviazione climatologica(NDJFM) del geopotenziale dalla media zonale che poi si scompone nelle varie waves, ed è diverso dalle anomalie specie in area polare, ad esempio se c'è una profonda anomalia negativa centrata sul polo ci sarà una grossa anomalia negativa dei gpt ma la deviazione dalla media zonale è nulla.
Comunque proviene da qui:
https://ams.confex.com/ams/19Fluid17...LI_inpress.pdf

[luposilano]

d) rappresenta la deviazione climatologica(NDJFM) del geopotenziale dalla media zonale che poi si scompone nelle varie waves, ed è diverso dalle anomalie specie in area polare, ad esempio se c'è una profonda anomalia negativa centrata sul polo ci sarà una grossa anomalia negativa dei gpt ma la deviazione dalla media zonale è nulla.
Comunque proviene da qui:
https://ams.confex.com/ams/19Fluid17...LI_inpress.pdf

Perfetto!!un'altra domanda se posso approfittare della vostra bontà:le onde si muovono effettivamente verso ovest, in moto antizonale, tendendo a salire ai piani alti oppure si tratta semplicemente di una sfalsatura sui diversi piani verticali man mano che si procede verso occidente?
Chiedo scusa se sono pedante

[elz]

Perfetto!!un'altra domanda se posso approfittare della vostra bontà:le onde si muovono effettivamente verso ovest, in moto antizonale, tendendo a salire ai piani alti oppure si tratta semplicemente di una sfalsatura sui diversi piani verticali man mano che si procede verso occidente?
Chiedo scusa se sono pedante

Le onde di Rossby hanno sempre una velocità di fase verso occidente rispetto al flusso zonale medio, diventano stazionarie rispetto alla superficie quando la velocità è sufficientemente ampia da compensare il flusso zonale medio, le onde stazionarie hanno sempre una componente zonale della velocità di gruppo verso est rispetto alla superficie.
Nella seconda immagine si nota bene la differenza tra velocità di gruppo e di fase:https://en.wikipedia.org/wiki/Group_velocity

Comunque l'inclinazione verticale delle onde stazionarie è spiegata nell'articolo di Van Loon citato ad inizo post e che allego sotto.