Questo articolo tratterà:

Alla fine del precedente articolo sul vento, abbiamo mostrato la circolazione globale del vento attorno al globo. Per ogni emisfero, la circolazione globale del vento definisce 3 aree:

Le regioni equatoriali e polari sono molto specifiche in termini meteorologici e non rientrano in questa sede.

Le medie latitudini sono governate dalla cella di Ferrel. La regione delle medie latitudini è stretta tra aria fredda/secca e aria calda/umida, rendendo quest'area il luogo in cui avviene la maggior parte del trasporto di calore e dove si verificano i sistemi meteorologici. È anche qui che vive la maggior parte della popolazione umana a livello globale, e in questo articolo ci concentreremo sul meteo alle medie latitudini.

Per l'emisfero settentrionale, la parte settentrionale della cella di Ferrel è molto dinamica, ed è qui che si verificano gran parte dei fenomeni meteorologici. Intorno ai 60° di latitudine Nord, si trova una linea immaginaria chiamata fronte polare. Su entrambi i lati di questa linea si verificano condizioni meteorologiche molto diverse:

Queste due masse d'aria molto diverse devono mescolarsi. La miscelazione dell'aria avviene in senso figurato grazie a grandi ventilatori che spingono l'aria calda verso nord e l'aria fredda verso sud. Il grande ventilatore che ruota in senso antiorario rappresenta le depressioni alle medie latitudini che i velisti sperimentano durante la navigazione (ad esempio, la traversata dell'Atlantico settentrionale dagli Stati Uniti all'Europa, o i velisti del Vendée Globe negli oceani australi durante la circumnavigazione dell'Antartide).

Questo articolo si concentrerà sulla spiegazione dei meccanismi di queste depressioni e di come alcune di esse si intensifichino trasformandosi in potenti tempeste.

Ma prima di proseguire, nella prossima sezione spiegheremo brevemente cos'è un fronte meteorologico.

Lo schizzo sopra mostra due diverse masse d'aria su entrambi i lati del fronte polare a 60° Nord. I simboli meteorologici vengono utilizzati per identificare facilmente quale massa d'aria è calda e quale fredda, e anche il movimento di queste masse d'aria.

L'aria fredda sta sostituendo l'aria calda. Il triangolo blu indica la direzione del movimento del fronte.

L'aria calda sta sostituendo l'aria fredda. Il semicerchio rosso indica la direzione del movimento del fronte.

Un fronte occluso si forma quando un fronte freddo più veloce raggiunge un fronte caldo più lento, causando il sollevamento dell'aria calda dal suolo tra due masse d'aria più fredda. Questo processo porta alla miscelazione degli strati d'aria e in genere si traduce in modelli meteorologici complessi come la formazione di nubi, pioggia costante o persino temporali. Dopo il passaggio del fronte occluso, il tempo spesso si stabilizza e diventa più sereno.

Un fronte stazionario non si muove, come indica il nome. I simboli utilizzati sono una combinazione dei fronti freddi e caldi. Rispettivamente ai due fronti sopra, l'aria fredda si trova dall'altro lato del triangolo e l'aria calda si trova dal lato dei semicerchi.

Come visto nella prima parte, la depressione/grande bassa pressione sperimentata dai velisti che navigano alle medie latitudini è responsabile della miscelazione di aria fredda e calda sul fronte polare. La depressione è sperimentata dai velisti in concomitanza con un calo della pressione barometrica, spesso accompagnato da precipitazioni e forti venti.

Questa sezione spiegherà la fisica alla base della formazione di queste depressioni. Il lettore può approfondire ulteriormente il materiale disponibile al seguente indirizzo: https://pressbooks-dev.oer.hawaii.edu/atmo/chapter/chapter-13-extratropical-cyclones/

La ciclogenesi si articola in 5 fasi.

Fase 1: Sul fronte polare intorno ai 60° Nord, l'aria fredda a nord e l'aria calda a sud sono separate da un fronte stazionario. Questa è la fase iniziale o di equilibrio.

fonte: https://slcc.pressbooks.pub/

Fase 2: formazione di un'onda frontale

Si verifica una perturbazione che rompe questo equilibrio e spinge l'aria fredda verso sud e quella calda verso nord.

Fase 3: un ciclone di nuova concezione

Fase 4: Ciclone maturo, formazione di un fronte occluso e punto triplo

Il fronte freddo si scontra con quello caldo.

Fase 5: Fase di dissipazione

Il modello sopra descritto descrive ciò che accade in superficie. L'aria converge al centro della Bassa Atmosfera e sale, come l'aria in un camino. Ma l'aria che sale deve trovare condizioni favorevoli agli strati più alti dell'atmosfera per continuare a salire e poi evacuare. Questo può essere paragonato a un incendio in un camino. Il camino deve favorire la risalita dell'aria, altrimenti l'incendio soffocherà.

Nel capitolo successivo ci sposteremo a un livello superiore per scoprire quali sono le condizioni favorevoli affinché una depressione si intensifichi e si trasformi in una potente tempesta.

Per i lettori dell'emisfero australe, le immagini qui sopra potrebbero risultare confuse, poiché i sistemi di bassa pressione ruotano in senso orario in quella regione. Per evitare il torcicollo, abbiamo invertito e combinato le immagini qui sotto.

Al livello superiore, utilizziamo l'altezza geopotenziale anziché l'isobara. Queste mappe hanno un aspetto leggermente diverso; le depressioni e le creste rappresentano il minimo e il massimo.

Una depressione si riferisce alla bassa pressione. Chi legge le carte meteorologiche conosce il sistema generale di bassa pressione, che mostra un cerchio chiuso di isobare. La depressione è un'area allungata di bassa pressione, senza un contorno isobarico chiuso. Può essere immaginata come una valle.

L'immagine sopra rappresenta due cose:

Immagine: le linee di pressione possono essere immaginate come altezze su una mappa dei sentieri. Se si cammina lungo la linea di valle verso nord, si sta camminando lungo una valle, circondati da terreni su entrambi i lati.

Una dorsale si riferisce all'alta pressione. La dorsale è un'area allungata ad alta pressione, senza un contorno isobarico chiuso. Può essere immaginata come una collina.

L'immagine sopra rappresenta due cose:

Immagine: Se si fa un'escursione sulla cresta verso sud, si sale su una montagna con pareti rocciose su entrambi i lati.

Trough e Ridge non si formano da soli. Si formano uno accanto all'altro e in qualche modo si combinano per formare un'onda.

Il modello ondulato mostra chiaramente la miscelazione dell'aria, come i grandi ventilatori di cui abbiamo parlato nella parte 1.

Le dorsali sono associate ad aria calda, alta pressione in quota e un'atmosfera più stabile. Questo tende a determinare condizioni meteorologiche secche e miti al di sotto della dorsale.

La depressione è associata a un clima fresco e deteriorato, mentre la cresta a un clima caldo e mite, come illustrato di seguito.

La depressione e la dorsale si verificano sia in superficie che in quota. Quelle negli strati più alti dell'atmosfera determinano i modelli meteorologici globali, che a loro volta influenzano ciò che accade a livello del suolo.

I meteorologi sono come dei detective (vedi la serie TV "The Rookie" 😀) e usano la parte centrale dell'atmosfera (500 mbar, ovvero circa 5 chilometri di quota) come punto di partenza per individuare indizi su dove si svilupperà una tempesta in superficie. Le tempeste si formano se l'aria sale, vedi la lezione 3 sulle nuvole. Quindi il meteorologo consulta la mappa del geopotenziale a 500 mbar per individuare le aree in cui l'aria sale. Ci si potrebbe chiedere come una mappa meteorologica possa indicare dove l'aria sale.

L'aria che sale si verifica dove converge, il che a sua volta si verifica quando l'aria ruota in senso antiorario nell'emisfero settentrionale. Questa rotazione è chiamata vorticità positiva. Quindi, in pratica, tutto ciò che i meteorologi devono fare è cercare aree di vorticità positiva per sapere dove si svilupperanno le tempeste.

Maggiori informazioni su Weather.gov - Nozioni di base sulla vorticità

La vorticità si verifica a causa dei 3 fattori elencati:

La teoria di cui sopra è complessa, ma può essere semplificata in un quadro semplice. L'area di massima vorticità positiva complessiva si trova davanti alla saccatura (l'area blu in basso). Questa è la zona pericolosa e richiede particolare attenzione. La parte posteriore della saccatura presenta vorticità, ma in misura minore, meno importante (l'area arancione in basso).

Di seguito è riportato un esempio di un geopotenziale reale di 500 mbar.

Abbiamo aggiunto qui sotto, sulla stessa mappa, le aree antistanti la depressione in cui si genereranno tempeste/depressioni.

Le tempeste si sviluppano dove l'aria sale, come visto nella sezione precedente. L'aria sale fino a un certo punto (la sommità della troposfera a 10 chilometri di altezza, che è come un muro che l'aria non può attraversare). L'aria deve essere evacuata affinché la risalita verticale possa continuare e la depressione possa rafforzarsi. Quindi, osservare gli strati superiori dell'atmosfera (300 mbar / 9 chilometri di altezza) è il punto in cui il meteorologo/investigatore cercherà indicazioni di aria divergente come condizioni ideali per il rafforzamento delle tempeste.

Le scie a getto si trovano dove il vento è molto forte, sopra i 200 nodi. Le regioni di entrata destra e uscita sinistra delle scie a getto sono aree in cui i venti in quota divergono, permettendo all'aria sottostante di salire. Queste due aree sono contrassegnate in rosso qui sotto.

Ulteriori informazioni sono disponibili al seguente indirizzo: https://skepticalscience.com/print.php?n=1967

Se combiniamo tutto ciò che abbiamo visto prima, ecco dove una depressione si intensificherà trasformandosi in una potente tempesta: