Il NASCENTE Vortice Polare 2020/21 ed il futuro inverno

[ghiaccio96]

E' bene ogni tanto ricordare che la trasmissione di moto zonale da parte della stratosfera verso i piani via via inferiori fino anche in troposfera non sia esclusiva prerogativa di un ESE di tipo cold il quale DEVE realizzare non solo le condizioni di vps strong ma anche avvenire rispettando le proiezioni ortogonali dell'Arctic Oscillation.
La trasmissione di moto infatti può concretizzarsi ad opera di un vps profondo senza disturbare necessariamente il NAM qualora realizzi le condizioni idonee (attraverso le EPV e la profondità del core della struttura - normalmente =< 2820 dam a 10 hpa) per incidere sui piani inferiori anche se la sua posizione o la sua conformazione non integri gli estremi di un evento strato estremo tipo cold.
Un concreto esempio è oggi fornito dalle cromografie, ormai da giorni confermate, dal modello inglese il quale, contestualmente ad un netto richiamo di flussi di calore su w1, evidenzia una trasmissione di momento west verso il basso a causa della compressione imposta in alta stratosfera sulla massa del vps:

Allegato 547656 Allegato 547657

Il momento che la stratosfera imporrà nei confronti della troposfera è decisamente forzante e l'intensità ragguardevole del flusso di calore presenta le caratteristiche di ampiezza e di profondità della wave 1.
In questa fase viene sottratta energia alla canalizzazione delle 2 onde (heat flux e momentum 2) e l'azione va ad incidere profondamente in stratosfera ad iniziare dai piani più alti (1/5 hpa).
Appurata quindi la capacità di trasmissione di moto dalla stratosfera, la temporanea modifica della struttura della colonna del vps, potrebbe dar luogo ad una modifica dell'allocazione delle masse d'artiche anche in troposfera conferendo nel contempo una moderata iniezione di vorticità potenziale in area canadese (caratteristica dell'iniezione di W1 in caso di strato forzante).
Non è certamente semplice dipanare in questa sede le confuse determinazioni long range da parte dei modelli che intuiscono ma hanno pochi elementi per creare sinottiche coerenti con lo stato attuale della troposfera.
Ad oggi vedo estremamente coerente con l'impianto in essere l'instaurazione di una contrapposizione in sede euroatlantica di un contenuto ma visibile rinforzo del vortice canadese rispetto ad una importante opposizione eurasiatica dovuta all'estesa termicizzazione del continente.
Tale situazione, qualora nei termini sopra descritti, dovrebbe condurre ad un'ulteriore intensificazione dei flussi di calore dapprima su w1 e poi anche su w2 con conseguente determinante incisione sulle dinamiche del vortice polare stratosferico.

ps. per ghiaccio 96: il trasferimento di momento easterlies (ad opera degli eddy heat fluxes) può determinare una prima fase di rinforzo di zonalità per esacerbazione del gradiente verticale che, in caso di convergenza dell'e.p. flux (ovvero dei vettori di direzione di moto) subisce successivamente un indebolimento (trasferimento parziale o totale di momento)

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EP flux, so solo che EP sta per eliassen-palm, non li conosco purtroppo. è roba più avanzata, sarebbe servito un altro corso per poterli inserire. è da un po' che voglio studiare l'argomento per conto mio ma ancora non ho avuto tempo. Prima di poter discutere anche di questo dovranno passare svariati mesi, magari sarà spunto per una discussione a dicembre prossimo alla prima diretta facebook per parlare dell'inverno
Anche questo, come la madden, è uno degli argomenti di cui ho sentito tanto parlare in giro ma non ci ho mai capito un tubo. Senza passare per la matematica, capire certe cose mi rimane veramente difficile.

[ghiaccio96]

Guardate cosa succede: inizialmente un massimo di pressione porta caldazza sull'europa. Quel vortice atlantico viene agganciato dal getto canadese e alle alte latitudini l'onda si amplifica a dismisura, al punto tale da distruggere completamente il getto canadese, tutta l'energia della zonalità finisce per alimentare l'onda. Questo accade solo con questo asse, la zonalità che aggancia un sistema in questo modo, con questa inclinazione, è destinata a cedere la sua energia alla circolazione eddy. Questo evento qua è stato importantissimo, dal momento che il trasferimento di energia dalla zonalità alla eddy è stato tale che la zonalità non si è più ripresa in maniera convinta neanche ad ottobre, questo evento qua è stata una vera batosta per il vortice polare!
In inverno idem, questi sono gli eventi interessanti, poi in una fase finale c'è sempre spazio per un'incursione continentale nel momento in cui l'onda planetaria cede. Ma sono eventi di questo tipo che sono in grado di produrre delle rossby

[burian br]

Cerco di spiegarmi bene: tutti voi naturalmente come me da meteoappassionati guardate le carte su siti come meteociel o wetter. In genere cosa vedete sulle carte? che a parte isolati episodi di mega retrogressioni continentali, la media climatologica vuole che il vento sulla terra vada da ovest verso est alle medie latitudini. dritto dritto da ovest ad est. Lo vedi se per esempio prendi la media di ensemble a 386 ore di gfs, su meteociel la trovi su gefs. La media di ensemble altro non è che la media di tutte le possibili situazioni. Per quanto strane e diverse fra loro possano essere, alla fine risulta sempre che in prima approssimazione il vento va da ovest ad est. Poi chiaramente ci stanno oscillazioni, istante per istante. Immagina, ad un dato istante, di avere su una mano la carta istantanea, e sull'altra la media, e sovrapponile. Tutto ciò che non coincide, è la eddy. Il fatto che in media il vento sia zonale ti sta dicendo che la componente zonale del vento totale (quello che vedi ad un dato istante), è decisamente dominante. Quindi quello che si è fatto è stato separare il vento totale in una componente zonale principale più una eddy, piccola confrontata a quello zonale. Poi per carità se l'onda di rossby cresce parecchio succede un macello e quello che ti sto dicendo non è più vero, però queste considerazioni ti spiegano almeno cosa succede nella fase iniziale di nascita dell'onda. Scomporre il vento totale in una parte media preponderante più una eddy, piccola, viene chiamata teoria perturbativa. In questo approccio, alla parte perturbativa si affianca l'apostrofo, ecco perchè su quelle carte è scritto u'v'. A me questa roba è stata presentata non come una teoria perturbativa, ma semplicemente abbiamo fatto questa scomposizione del vento totale perchè era nostro obiettivo andare a studiare cosa succede alle due circolazioni separatamente. Poi di fatto si è fatta una teoria perturbativa. Quando u' non è più piccolo confrontato col vento medio, u' non è più una quantità "perturbativa", quindi tale teoria non ha più senso di essere usata. In effetti in generale le onde le si sa trattare solo perturbativamente. In sistemi in cui vi sono termini non lineari come in queste equazioni, le onde posso crescere a dismisura e rompersi, e non esiste più una trattazione analitica, solo numerica.

Spero di non andare troppo fuori tema. Eddy è tutto ciò che non è zonale, la circolazione eddy è come quella che ti ho messo in quella figura dove ci sta il plot della funzione con A maggiore e minore di 0, nella figura hai due esempi di circolazioni eddy. Quello che si vede è che con delle circolazioni eddy fatte in quel modo, quando A>0 questa circolazione si amplifica. Si amplifica nel senso che come dicevo sopra, queste ondulazioni del vento zonale diventano marcate, la componente zonale del vento la vedi sempre meno dalla carta istantanea, e può arrivare a bloccarsi totalmente. Quando A<0 la circolazione zonale si rinforza, vedi proprio un'accelerata del getto sulle carte... Ora cerco qualche esempio di trasmissione di energia cinetica dalla circolazione zonale alla eddy

Il termine che legava i piani di atmosfera era rappresentato da W*theta, ma lo ritengo poco significativo in quanto produce solo scambio tra energia potenziale alla cinetica, per esempio scambia energia tra la potenziale zonale e la cinetica zonale. Ma quella delle velocità verticali rimane pur sempre energia del vento zonale, se noi vogliamo vedere le onde di rossby amplificarsi a spese della zonalità dobbiamo guardare al termine dei flussi di momento e quindi cercare sulle carte sistemi sinottici con la forma in figura con A>0

Ora rispondo anche ad altre domande

Per cui eddy è una circolazione che tende a disporsi non più da ovest verso est, ma da sud a nord? E', diciamo, la componente meridiana del vento?

Per cui, per capire, quanto hai detto vale solo su un piano a due dimensioni (senza la dimensione verticale)?

[ghiaccio96]

Per cui eddy è una circolazione che tende a disporsi non più da ovest verso est, ma da sud a nord? E', diciamo, la componente meridiana del vento?

Per cui, per capire, quanto hai detto vale solo su un piano a due dimensioni (senza la dimensione verticale)?

Esattamente, un altro modo di definire la circolazione zonale è "circolazione simmetrica" e la eddy "non simmetrica", simmetrica rispetto al polo. Circolazione simmetrica e non simmetrica rende abbastanza. LA verticale non c'entra, questa qua di trasferimento di cinetica da zonale ad eddy è una dinamica puramente 2D, guardila 500 hpa e l'inclinazione delle onde troposferiche, se sono con un asse NO-SE si gonfiano, se sono con un asse SO-NE si sgonfiano

[burian br]

Esattamente, un altro modo di definire la circolazione zonale è "circolazione simmetrica" e la eddy "non simmetrica", simmetrica rispetto al polo. Circolazione simmetrica e non simmetrica rende abbastanza. LA verticale non c'entra, questa qua di trasferimento di cinetica da zonale ad eddy è una dinamica puramente 2D, guardila 500 hpa e l'inclinazione delle onde troposferiche, se sono con un asse NO-SE si gonfiano, se sono con un asse SO-NE si sgonfiano

Perfetto, grazie!

La circolazione verticale quand'è che entra in gioco?

[ghiaccio96]

Perfetto, grazie!

La circolazione verticale quand'è che entra in gioco?

Le velocità verticali sono responsabili della normale evoluzione dell'instabilità baroclina. In entrambe le circolazioni, sia zonale che eddy, quando vi è dislocamento della dinamica a 500 e al suolo, quello che vedi dopo un po' è che il vortice al suolo si approfondisce e sia suolo che quota si accentrano. Quando osservi l'approfondimento del minimo al suolo, li sta aumentando la cinetica... il minimo si approfondisce, i gradienti si intensificano e il vento rinforza, rinforzo del vento vuol dire che sta aumentando la cinetica del sistema suolo-quota, Il processo inizia con una situazione di dislocamento che rappresenta energia potenziale, terminato l'accentramento tutta l'energia si è convertita in cinetica. Durante questo tipico sviluppo di un sistema baroclino si generano velocità verticali. Per questo non è importante la velocità verticale nello scambio di energia tra zonale ed eddy, perchè se vai a guardare l'energia totale, somma di cinetica e potenziale, nella cinetica il termine con la velocità verticale ha un segno opposto che nell'equazione per la potenziale. Questo vale sia per la circolazione zonale che per la eddy. Quindi quando sommi i due termini di cinetica e potenziale quello delle velocità verticali si elide. Quello che interessa a noi è lo scambio tra circolazione zonale ed eddy. Esiste naturalmente anche un termine di scambio tra la potenziale zonale e la potenziale eddy, scambio operato dai flussi di calore. Però sinceramente non so su una carta di meteociel comesi possa intuire uno scambio di energie potenziali. Quello di cambio tra cinetiche lo vedi, come nell'esempio sopra del settembre 2019, vedi gonfiarsi la circolazione eddy e quella zonale sparire, allora si vuol dire per forza che la zonalità l'hai frenata. Lo scambio di potenziale tra le due circolazioni non so sinceramente come possa essere visto, dovrei pensarci un po'...

[Copernicus64]

Grazie infinite ghiaccio96 per le tue risposte! Anche se devo essere sincero, spesso mi sembra di capire per metà le tue descrizioni, ma è sicuramente un mio limite...Beh sui gusti personali, io preferisco di gran lunga le botte continentali, anche perchè nel tirreno spesso può succedere di tutto! Con il rodano qui a Roma ci fai poco! Forse magari fino a qualche decina di anni fa...

Comunque mi piace la discussione sul flusso zonale ed eddy, perchè è centrale nelle dinamiche invernali e perchè ho il sentore che i modelli non ci capiscano granchè come possono variare questi due parametri in base alle forzanti (flusso zonale o turbolento). Credo che il sistema atmosferico reagisca in modo abbastanza imprevedibile nello spostarsi da una all'altra di queste 2 modalità di circolazione, ma è solo una mia idea che deriva dall'osservazione delle diverse ENS...

In ogni caso a me sembra che le turbolenze eddy siano in parte o in tutto assimilabili ai moti vorticosi, o sbaglio?

Mi ha colpito una delle tue prime affermazioni circa i processi dissipativi, perchè il buon senso mi fa ritenere che qualsiasi processo atmosferico sia per sua natura dissipativo...almeno lo associo al concetto di entropia...una massa d'aria calda tenderà a mescolarsi con quella fredda fino a raggiungere il massimo dell'entropia se non interviene il continuo input di energia da parte del sole.

Al limite si potrebbe dire che alcuni processi aumentano l'entropia del sistema più velocemente e altri più lentamente, o sbaglio?

Scusa per tutte queste domande...ti stiamo mettendo sotto torchio eh?

Grazie ancora per la disponibilità e l'entusiasmo...

[ghiaccio96]

Grazie infinite ghiaccio96 per le tue risposte! Anche se devo essere sincero, spesso mi sembra di capire per metà le tue descrizioni, ma è sicuramente un mio limite...Beh sui gusti personali, io preferisco di gran lunga le botte continentali, anche perchè nel tirreno spesso può succedere di tutto! Con il rodano qui a Roma ci fai poco! Forse magari fino a qualche decina di anni fa...

Comunque mi piace la discussione sul flusso zonale ed eddy, perchè è centrale nelle dinamiche invernali e perchè ho il sentore che i modelli non ci capiscano granchè come possono variare questi due parametri in base alle forzanti (flusso zonale o turbolento). Credo che il sistema atmosferico reagisca in modo abbastanza imprevedibile nello spostarsi da una all'altra di queste 2 modalità di circolazione, ma è solo una mia idea che deriva dall'osservazione delle diverse ENS...

In ogni caso a me sembra che le turbolenze eddy siano in parte o in tutto assimilabili ai moti vorticosi, o sbaglio?

Mi ha colpito una delle tue prime affermazioni circa i processi dissipativi, perchè il buon senso mi fa ritenere che qualsiasi processo atmosferico sia per sua natura dissipativo...almeno lo associo al concetto di entropia...una massa d'aria calda tenderà a mescolarsi con quella fredda fino a raggiungere il massimo dell'entropia se non interviene il continuo input di energia da parte del sole.

Al limite si potrebbe dire che alcuni processi aumentano l'entropia del sistema più velocemente e altri più lentamente, o sbaglio?

Scusa per tutte queste domande...ti stiamo mettendo sotto torchio eh?

Grazie ancora per la disponibilità e l'entusiasmo...

Mi sono visto tutte le reanalisi NCEP dal 1836 tra marzo e giugno (come usare il lockdown ), fino agli anni 30 del 900. L'inverno europeo è cambiato in una maniera assurda. nell'800 poteva fare 2 mesi filati di rodanate, altro che di anticiclone. Inverni in cui avrà fatto 1 metro di neve in pianura. Infatti poi per curiosità ho cercato dati del collegio romano, su wikipedia vengono riportati solo gli estremi annuali. Nell'800 minime di -5 -6 -7 erano di casa pure per roma, e tra l'altro stiamo parlando di una stazione posta in cima ad una torretta!!! Già dagli anni 10 del 900 il riscaldamento degli inverni è diventato apprezzabile. Fino a inizio 900 avevamo un lobo del vortice polare praticamente sempre presente sull'artico europeo, con attività a due onde planetarie frequentissima. Ormai ci aggrappiamo al continentale. Una stagione sempre più irriconoscibile l'inverno, pensate che in giro avevo letto che viterbo aveva 20 cm di neve media annua e di certo non grazie alle burianate. Dal 2010 a viterbo vi sono state solo 4-5 episodi di neve, uno è il burian del 2012, uno è il 17 gennaio 2013, l'altro è il burian del 2018 e l'ultimo, davvero scarso (3 cm) è del gennaio 2019. Sui cimini, a mille metri, vi è stata una serie consecutiva di 4 inverni con accumulo totale di stagione tipo 3-5 cm, la media dovrebbe essere sui 70-80!! O almeno questa era l'idea che si erano fatti nel passato... Ormai ci siamo talmente disabituati alle correnti artiche che non ci sembra più possibile che il freddo possa venire da nord. Una NAO da troppo tempo positiva, sembra un'eternità!!
Fine dello sfogo
Potrei anche essere poco chiaro io, se c'è qualcosa che non torna fatemelo notare. Per quanto riguarda le velocità verticali, semplicemente scambiano energia da potenziale a cinetica o viceversa. Quindi non sono di nostro interesse, a noi interessa capire se si indebolisce la circolazione zonale a discapito della eddy o viceversa. L'altro termine sono i flussi di calore
Cattura.PNG
La forma del termine dei flussi di calore è analoga a quella dei flussi di momento. Se il termine è positivo l'energia potenziale della circolazione eddy aumenta nel tempo. è una energia potenziale però, quindi non è osservando un approfondimento dei vortici che vedo il trasferimento di energia, lo si vede in qualche altro parametro ma non saprei quale ora. Termine positivo vuol dire flusso di calore positivo con gradiente latitudinale di temperatura positivo (ossia la temperatura sale andando verso nord), o entrambi negativi.
Si con eddy si intende ogni variazione dalla condizione zonale, come dicevo prima appunto la traduzione dall'inglese è "vortice". Nella gif che ho messo del settembre 2019 la circolazione eddy era data da quella depressione agganciata dal getto canadese (circolazione zonale) e dal promontorio anticiclonico con asse SE-NO che l'affiancava.

La dissipazione... Allora diciamo che quando ho fatto il discorso di kolmogorov forse ho un po' esagerato Diciamo che la situazione è la seguente:
Nelle equazioni quasi geostrofiche, che sono quelle alla base di tutta questa teoria, non esiste un termine dissipativo. Infatti , per il discorso di kolmogorov, alle scale che stiamo trattando l'attrito dovuto alla turbolenza non esiste, quello sta a scale piccolissime, ma soprattutto l'attrito che dissipa i vortici in atmosfera è quello col suolo. Quello dovuto alla turbolenza delle piccole scale della cascata di kolmogorov infatti da' un contributo insignificante nel processo dissipativo, la dissipazione è data al suolo, in quello che viene chiamato, specie tra gli oceanografi, "ekman layer". In questa parte bassa dell'atmosfera succede che i venti convergono al centro delle basse pressioni, viene meno l'equilibrio geostrofico a causa dell'attrito. Per continuità di massa, dato che l'aria non può sparire nel nulla, se in un punto c'è convergenza allora li deve salire per forza in quota, quindi sotto una bassa pressione hai velocità verticali positive. Il vortice in questo modo si colma per l'aria che arriva da sotto.
Cos'è l'equilibrio geostrofico? qua praticamente sto rifacendo un intero corso di meteorologia dinamica per fartela breve, ti faccio notare che quando guardi una carta su meteociel, non vedrai mai le isobare intersecarsi. Sono tutte ben distinte, possono stringersi o allargarsi ma mai intersecarsi. Se il vento segue le isobare, come fa una bassa pressione a risucchiare aria? Questa che il vortice risucchia aria in generale è una bufala grossa quanto una casa quantomeno in libera atmosfera. Al suolo questo avviene per via dell'attrito, al suolo il vento taglia le isobare, e converge sotto la bassa pressione. Un vortice si può colmare soltanto tramite i moti verticali che vengono dai piani bassi, lo colmano andandolo a dissipare.
L'equilibrio geostrofico è l'equilibrio tra due forze, quella di coriolis e quella de gradiente di pressione. Se ti metti sul bordo di un vortice depressionario, in ogni punto del vortice il gradiente deve equilibrarsi con coriolis. Siccome le due forze agiscono sulla stessa retta e in ogni punto perpendicolari alle isobare, il vento risultante sarà in ogni punto tangente all'isobara.
In sostanza, la dissipazione avviene solo per l'aria che arriva dai bassi strati. L'equilibrio geostrofico è un po' più noto di solito, se non lo conosci per capirlo dovresti vedere una figura applicativa. Comunque qua stiamo veramente aprendo un vaso di pandora già mi sembra troppo lungo sto messaggio

[burian br]

Le velocità verticali sono responsabili della normale evoluzione dell'instabilità baroclina. In entrambe le circolazioni, sia zonale che eddy, quando vi è dislocamento della dinamica a 500 e al suolo, quello che vedi dopo un po' è che il vortice al suolo si approfondisce e sia suolo che quota si accentrano. Quando osservi l'approfondimento del minimo al suolo, li sta aumentando la cinetica... il minimo si approfondisce, i gradienti si intensificano e il vento rinforza, rinforzo del vento vuol dire che sta aumentando la cinetica del sistema suolo-quota, Il processo inizia con una situazione di dislocamento che rappresenta energia potenziale, terminato l'accentramento tutta l'energia si è convertita in cinetica. Durante questo tipico sviluppo di un sistema baroclino si generano velocità verticali. Per questo non è importante la velocità verticale nello scambio di energia tra zonale ed eddy, perchè se vai a guardare l'energia totale, somma di cinetica e potenziale, nella cinetica il termine con la velocità verticale ha un segno opposto che nell'equazione per la potenziale. Questo vale sia per la circolazione zonale che per la eddy. Quindi quando sommi i due termini di cinetica e potenziale quello delle velocità verticali si elide. Quello che interessa a noi è lo scambio tra circolazione zonale ed eddy. Esiste naturalmente anche un termine di scambio tra la potenziale zonale e la potenziale eddy, scambio operato dai flussi di calore. Però sinceramente non so su una carta di meteociel comesi possa intuire uno scambio di energie potenziali. Quello di cambio tra cinetiche lo vedi, come nell'esempio sopra del settembre 2019, vedi gonfiarsi la circolazione eddy e quella zonale sparire, allora si vuol dire per forza che la zonalità l'hai frenata. Lo scambio di potenziale tra le due circolazioni non so sinceramente come possa essere visto, dovrei pensarci un po'...

Grazie! Mi riferivo, nello specifico, a come capire quando avvengono scambi (i cosiddetti flussi di calore) tra piani troposferici e stratosferici. Ma credo che nemmeno tu ne sappia al momento.

Per il resto sei stato abbastanza chiaro! Mi sovvengono i ricordi di fisica liceale: quando un corpo si trova sopra il livello del suolo, ha energia potenziale massima. Man mano che cade, la sua energia interna resta costante ma diminuisce l'energia potenziale gravitazionale mentre aumenta l'energia cinetica. Essa è massima un'istante prima che venga toccato il suolo, quando pressocchè tutta l'energia del sistema è cinetica.

Nel caso meteorologico si cambia solo il nome al tipo di energia: non più potenziale e cinetica gravitazionale, ma zonale (o se non zonale, del sistema in questione)

O almeno è quel che spero di aver capito, ahah.

[Diego 14]