Meteorologia spaziale e terrestre: aurora boreale e vortice polare
“Esistono cinque categorie di bugie; la bugia semplice, le previsioni del tempo, la statistica, la bugia diplomatica e il comunicato ufficiale.”
George Bernard Shaw
La citazione iniziale dello scrittore G.B. Shaw, premio Nobel nel 1925 per la letteratura, mi pare adatta all’argomento di cui voglio parlare in questo articolo; ed inoltre è, con buona pace dei meteorologi, irresistibilmente divertente!
Spesso ci chiediamo come mai le previsioni meteorologiche non siano attendibili: descrivendo brevemente un lavoro scientifico che tratta delle interazioni tra il fenomeno dell’aurora boreale ed il vortice polare stratosferico, forse diventerà più chiaro perchè per la comprensione esatta di un fenomeno fisico complesso come “la meteo”, debbano esser considerati anche vari fenomeni fisici, che se ignorati portano a sbagliare, talvolta grossolanamente, l’interpretazione del fenomeno.
Previsioni meteorologiche a breve termine nei mesi di febbraio e marzo 2024
Ormai quasi “reduci” dal maltempo che ha imperversato nei giorni scorsi sull’Europa Occidentale, ci chiediamo magari come mai durante buona parte dell’inverno, abbiamo sperimentato temperature più che primaverili per poi, con le prime foglioline ed i fiori sugli alberi da frutta, ricascare in pochi giorni nell’inverno.
I meteorologi parlano di cause di tutti i generi, utilizzano modelli matematici previsionali, descrivono la situazione del clima con spiegazioni infarcite di tecnicismi noti agli “esperti” e non ai comuni mortali, che vorrebbero solo sapere se il giorno successivo potranno uscire di casa senza l’ombrello…
Ma questa volta, i previsori possiamo dire che abbiano fornito informazioni attendibili: tempo meteorologico di tipo invernale è stato predetto a partire dall’ultima settimana di febbraio e lo stiamo ancora sperimentando.
Bene e bravi, almeno per una volta… E la causa di questa “ondata di freddo”? Un cambiamento, del tutto naturale, della struttura e posizione del vortice polare, indotto dal fenomeno atmosferico chiamato Final Warming, che si è disteso verso le latitudini medie con il suo contenuto di aria fredda; al contempo, la presenza degli anticicloni sul Nord Atlantico, ha permesso alle perturbazioni di scendere verso sud, spazzando l’Europa Occidentale con il maltempo dei giorni scorsi.
Ma… c’è un ma, in queste previsioni/interpretazioni. Sui siti di notizie meteorologiche, ho visto campeggiare titoli del tipo “Final warming in arrivo prima del previsto!” e “Non accadeva da anni!”. Il fenomeno è definito come una anomalia, poichè non si verificava da tempo in questo questo periodo dell’anno, presentando la notizia con toni utili ad impressionare il lettore. E veicolare al contempo, sempre gli stessi concetti di fondo.
Vortice polare.
Il vortice polare artico è un’area di bassa pressione atmosferica posizionata attorno al Polo Nord; un campo depressonario anologo è situato nel continente antartico nell’atmosfera sovrastanti il Polo Sud, ed è chiamato vortice antartico.
Il vortice polare è identificato con il flusso atmosferico ad alte latitudini: nel suo moto di scorrimento attorno alla Terra forma quindi un vortice caratterizzato da isobareLinee che uniscono sulle carte meteorologiche i punti dotati di uguali valori di pressione. Sono analoghe alle linee di livello (dette anche isolinee) che uniscono punti di uguale altezza del suolo sulle mappe topografiche. chiuse, di forma approssimativamente circolare; immaginando di vederle dal’alto, apparirebbero concentriche attorno al polo. Nel video seguente, possiamo vedere una ricostruzione dei mutamenti del vortice polare e dei flussi atmosferici nell’inverno 2012/13.
Il concetto del vortice polare si è evoluto con la meteorologia nel corso dell’ultimo mezzo secolo, modificando la definizione di fronte polare, ossia la regione di separazione dell’aria polare fredda e quella più calda delle medie latitudini.
Il vortice polare è una caratteristica della circolazione atmosferica stabile, la sua struttura può essere modificata da fenomeni temporanei, quali ad esempio la diminuzione della sua velocità e conseguenti deformazioni e/o rotture, che coinvolgono l’atmosfera e le condizioni meteorologiche alle alte e medie latitudini. È caratterizzato da andamento stagionale: più intenso in autunno ed inverno, tende ad indebolirsi in primavera e scomparire in estate, sostituito dall’anticiclone polare. La sua formazione è dovuta al raffreddamento delle regioni artiche circostanti a fine estate.
La meteorologia attuale, basata su modelli fisici solo meccanici e termodinamici, prevede l’evoluzione del vortice polare con buona approssimazione solamente per un intervallo di tempo breve, circa 15 giorni.
Final warming
Il Final Warning è un normale fenomeno atmosferico, ovvero un riscaldamento di varie decine di gradi che ha luogo nella stratosferaIl secondo strato atmosferico a partire dal livello del suolo, carattrizzato da un piccolo aumento di temperatura all’aumentare della quota. È situato sopra la troposfera, lo strato atmosferico a contatto con la superficie del nostro pianeta., al disopra delle regioni polari: la sua causa è attribuita nei modelli meteorologici, all’aumento della radiazione solare sulle regioni polari. Questo riscaldamento, che avviene solitamente ad inizio primavera, causa l’indebolimento del vortice polare, poi sostituito nel corso dei mesi più caldi dall’anticiclone polare estivo.
Il final warming anticipato a fine febbraio 2024 ha quindi causato la destabilizzazione del vortice polare e la sua rottura/dislocazione, portando verso le medie latitudini, aria fredda e provocando il maltempo di questo periodo sull’europa Occidentale.
Implicazioni astronomiche per un modello previsionale del vortice polare
Quindi, chi ha avuto la pazienza di leggere questi meteo-pistolotti disponibili in rete, magari si è chiesto come mai questo “perfido” final warming si sia verificato prima del previsto. Di questo apparente “mistero” ce ne parla un recente studio dello Space Climate Research Group dell’Università di Oulu, in Finlandia.
Forse perchè la Finlandia è situata a latitudini elevate e quindi più soggetta all’influenza dei fenomeni fisici di origine solare, spesso indicati nel loro complesso come “meteorologia spaziale”, i ricercatori finlandesi studiano da molto tempo gli effetti causati dal vento solare sulle condizioni meteorologiche invernali. Una conseguenza molto nota e spettacolare di queste interazioni sono le aurore polari, mentre un effetto non visibile otticamente, associato all’arrivo di particelle del vento solare, è la diminuzione del contenuto di ozonoMolecola triatomica, ovvero formata da tre atomi di idrogeno. Si forma nella stratosfera a causa della radiazione ultravioletta di origine solare stratosferico nei mesi invernali; ciò causa a sua volta un aumento di velocità del vortice polare e dei venti occidentali sul Nord Europa. Viceversa, se il vento solare in arrivo sulla Terra diminuisce ed i venti stratosferici della nostra atmosfera hanno direzioni dominanti provenienti dai quadranti orientali, il vortice rallenta e può riversare il suo contenuto di aria molto fredda verso sud, ed in particolare proprio sulla Finlandia.
In modo semplice ed intuitivo, si può riassumere tutto questo dicendo che nei mesi invernali l’attività aurorale è collegata alla velocità del vortice polare: alta attività aurorale ➔ velocità alta del vortice, bassa attività aurorale ➔ bassa velocità del vortice.
Nell’inverno 2023/24 il vortice polare si è “rotto” due volte ed il fenomeno era stato previsto dai ricercatori finlandesi già la scorsa estate.
Lo studio è stato inoltre confrontato con i consumi energetici nel paese baltico, e questo ha permesso di stabilire una correlazione tra consumi minori – velocità del vortice elevata – temperature invernali più alte e la situazione inversa (consumi maggiori – velocità inferiore del vortice ed eventuale rottura – temperature invernali più basse), per un periodo di tempo di oltre 70 anni.
Alcune considerazioni
Il modello, qui descritto brevemente, è riferito alle regioni geografiche vicine al Polo Nord, e non a quelle dell’Europa Centro-Meridionale. Però, la sua previsione per la rottura del vortice polare a fine febbraio 2024 si è rivelata esatta e questa situazione, con la complicità delle particolari condizioni atmosferiche dell’ultimo periodo sull’Europa Occidentale, ha portato l’abbassamento termico ed il maltempo dei giorni scorsi anche sulle nostre regioni.
Nei modelli meteorologici, il final warming è imputato ad un semplice effetto termodinamico, dovuto al riscaldamento causato dal maggior irradiamento solare, a partire dalla primavera. Ma il final warming “anticipato” a fine febbraio non si può spiegare in questo modo.
Quindi, sarebbe magari più corretto utilizzare anche l’influenza del vento solare nei modelli meteorologici, non limitandosi a considerare il nostro Sole una semplice fonte di calore. La nostra stella è il motore energetico primario del Sistema Solare, e la complessa interazione del vento solare con il campo geomagnetico terrestre e l’atmosfera, non può essere ignorata. Altrimenti, continueremo a considerare alcuni fenomeni fisici in modo poco scientificamente come “anomalie”.
A distanza di tanti decenni mi pare che l’aforisma di G.B. Shaw sia quindi ancora valido, e che ancora oggi molti non abbiano ancora ben compreso che paroloni roboanti e computer non garantiscono la completezza e l’affidabilità dei modelli previsionali.