23 January 2021

I segreti del maltempo: la anomalie di PV

Metodo di analisi e previsione alternativo ai modelli impostati con le equazioni “quasi-geostrofiche”, il cosiddetto IPV-Thinking utilizza come parametro primario le anomalie della vorticità potenziale. L’importaneza di questo procedimento sta nel fatto che la tropopausa (alle nostre latitudini mediamente posta intorno a 10-12 km di quota), finora vista come intercapedine d’aria rigida e quasi invalicabile posta a separazione tra la troposfera (strato atmosferico compreso tra il suolo fino a circa 12 km di quota) e la stratosfera (tra 12 e 50km di quota), è ora intesa quale membrana sottoposta a evidenti ondulazioni originate dalla differenza di temperatura tra le varie latitudini.

Due metodi di rappresentazione della vorticità potenziale:
Qui sopra la mappa riporta la media dei valori di PV espressi in unità detta PVU tra le quote isobariche di 400 e 600hPa. Valori di PVU maggiori di 2 unità indicano presenza di aria stratosferica. Si noti un lungo filamento di anomalia negativa della PV con intrusione di aria stratosferica (valori di PVU tra 2,3 e 2,9) entro la troposfera e relativa formazione di un minimo depressionario (pallino rosso). Le frecce blu indicano dove si collocano i fenomeni più intensi. Fonte sito di Oscar van der Velde.

Tale differenza crea infatti spessori verticali d’aria di altezza differente, separati da giunzioni di vento note come correnti a getto. Proprio in corrispondenza di questi “salti” della tropopausa, aria troposferica può salire nella stratosfera e viceversa aria stratosferica può penetrare in troposfera. Essendo la vorticità potenziale, ossia in parole molto semplici la potenzialità rotazionale assunta da uno spessore d’aria in base alla propria latitudine, sensibilmente diversa tra stratosfera e troposfera, eventuali anomalie della stessa denotano l’intrusione d’aria da strati atmosferici diversi da quello di origine.
Anomalie positive di PV indicano un abbassamento della tropopausa, dunque la presenza di una struttura ciclonica alle quote superiori, viceversa in caso di anomalie negative. Queste anomalie vengono trasportate dalla corrente a getto e finiscono per interagire con gli strati atmosferici inferiori dove, se sovrapposte a discontinuità termiche come zone frontali, possono sviluppare ciclogenesi, dunque formazioni di centri depressionari. Per accertare tali evenienze si devono consultare le apposite mappe della vorticità potenziale, sia a scala globale che tramite modellistica locale.

Vorticita-potenziale2

Qui sopra la mappa riporta la topografia del valore di PVU=1,5 unità che identifica il livello della tropopausa dinamica. Si noti il medesimo filamento anomalo con intrusione in troposfera di aria stratosferica e il centro del minimo depressionario associato. Le frecce blu indicano dove si collocano i fenomeni più intensi. La rappresentazione ideale della anomalie di PV rimane comunque quella su superifici isoentropiche (qui non riportata). Le caratteristiche conservative dei parametri fanno sì che le anomalie di PV fungano da veri e propri traccianti della masse d’aria coinvolte nelle vicende atmosferiche. Fonte Meteociel.

Quello che a noi serve sapere però è quali conseguenze può recare una anomalia di PV nello sviluppo di nuvolosità e precipitazioni sulla nostra zona. Ebbene, diversi studi hanno dimostrato che l’intrusione di aria stratosferica a mezzo della corrente a getto porta alla sovrapposizione tra aria molto secca e densa in quota al di sopra di flussi più umidi e leggeri normalmente presenti a quote inferiori. Essendo la circolazione descritta nel caso di anomalia negativa di tipo ciclonico, ne consegue che negli strati inferiori della troposfera vengono a fluire correnti umide dai quadranti meridionali, le quali tendono a impattare il versante sud-alpino con il fenomeno dello sbarramento. Da qui lo sviluppo di nubi e precipitazioni, anche di tipo orografico, ma ecco la marcia in più.

L’aria intrusa dalla stratosfera molto secca e densa tende a cadere rapidamente verso il basso, mentre quella umida e leggera che scorre da sud nei bassi strati è costretta a sollevarsi in blocco per ripristinare l’equilibrio della colonna d’aria, divenuta fortemente instabile. Da qui lo sviluppo di estesa ed organizzata nuvolosità convettiva associata a precipitazioni intense e temporalesche. Il 70% degli episodi alluvionali sul nostro territorio ha tratto origine da forti anomalie positive di PV. L’ulteriore fattore scatenante forti precipitazioni temporalesche è dato dal fatto che il transito della corrente a getto ad alta quota, iniettore primario di tale anomalia, tende a generare divergenza alle quote superiori per fuoriuscita di aria e ad aspirare forzatamente quest’ultima dalle quote inferiori, mentre il salto verticale del vento “stira” le sommità delle nubi temporalesche creando updrafts inclinati, generalmente verso nord o nord-est. In questo modo le correnti ascendenti entro il temporale, innescate anche da eventuali effetti di sbarramento orografico, non interferiscono con la colonna d’acqua in caduta e creano la classica situazione nota come “rigenerazione” il quale, unitamente a quello della “retroazione dinamica”, può dispensare precipitazioni abbondanti, prolungate e talvolta anche violente, grandinigene ed, extrema ratio, anche alluvionali.

Luca Angelini

 

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