19) Meteorologia dinamica: le onde convettive tropicali e...

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Questo invece è l'articolo n° 19 della nostra rubrica da pochissimi giorni sulla nostra home page. Buona lettura!

Meteorologia dinamica: le onde convettive tropicali e la Madden-Julian Oscillation (MJO)

di Claudio Giulianelli

Villa San Giovanni in Tuscia (VT), 3 Agosto 2021 - Avendo già parlato nei due precedenti appuntamenti di onde, risulterà semplice estendere l’argomento ad una dinamica tropicale molto famosa e molto importante per le tendenze meteo nel medio e lungo termine: la Madden-Julian oscillation, nota con la sigla MJO.

Prima di dire di cosa stiamo parlando, vediamo quali sono le caratteristiche fondamentali della circolazione larga scala della zona tropicale, che ci permetteranno di definire il contesto che permette lo sviluppo di tale fenomeno.

Sono due le caratterizzazioni fondamentali della circolazione atmosferica tropicale:

1) All’Equatore la convezione profonda ha un ruolo sulla circolazione atmosferica a larga scala. Per lo studio della dinamica alle medie latitudini abbiamo sempre ignorato la convezione perchè trattasi di un fenomeno locale che non guida le masse d’aria.
All’Equatore invece si. Ed in particolare i moti convettivi hanno il ruolo fondamentale di eliminare l’instabilità della colonna d’aria. Come sappiamo infatti la convezione in genere, come il nostro classico temporale di calore pomeridiano estivo, si sviluppa quando la colonna d’aria è instabile, ossia il suo profilo verticale di temperatura vede una forte diminuzione di questa con la quota. La convezione ha il ruolo di eliminare questa instabilità, portando il profilo da super adiabatico a neutro, dove il profilo neutro è quello di aria umida (il cumulonembo che si espande in verticale, umidifica l’aria portandola alla saturazione). Il risultato è che alla fine del processo convettivo i moti verticali sono stati eliminati.

Ma se nella circolazione extratropicale si tratta di un fenomeno troppo locale e poco rilevante rispetto ad altri elementi che caratterizzano la variabilità meteorologica delle medie latitudini, alle latitudini tropicali la convezione è in grado di creare questo profilo neutro stabile su vasta scala. Avevamo anche visto che nelle medie latitudini le velocità verticali, seppur lente, erano presenti all’interno di un’onda baroclina del flusso medio zonale, con velocità verticali positive (ascendenti) sotto una bassa pressione, e negative (discendenti) sotto un anticiclone. Ma se la convezione all’Equatore è un processo che ripristina continuamente un profilo neutro di temperatura eliminando le velocità verticali, questo vuol dire che non può esservi instabilità baroclina come alle medie latitudini, in quanto le velocità verticali su larga scala e l’instabilità baroclina avevamo visto essere due cose strettamente collegate. La convezione di conseguenza non solo elimina l’instabilità della colonna d’aria, ma rende l’atmosfera anche barotropica, ossia elimina la variazione del vento con la quota, e la dinamica ad ogni quota è perfettamente sovrapposta. La dinamica ad una data quota viene propagata/trasportata su tutta la verticale dalla convezione.

In tal contesto, i moti atmosferici vivono in due dimensioni, sul piano x-y. E dunque l’atmosfera tropicale si comporta come l’oceano, analogamente a quanto abbiamo visto nel precedente articolo sulle onde oceaniche ed ENSO. Le equazioni di Navier-Stokes per l’atmosfera all’Equatore diventano dunque le equazioni shallow-water che abbiamo usato nel precedente articolo per ricavare le onde oceaniche. Fra poco vedremo con quali conseguenze.

2) Da un’analisi di scala delle equazioni, che riporteremo qui di seguito, risulta che all’Equatore la dinamica bidimensionale citata al punto 1 è debolmente variabile. Ossia anche ad una data quota l’atmosfera è piuttosto omogenea, consentendoci di lavorare nell’ipotesi che i gradienti orizzontali di pressione e temperatura ad una data quota siano davvero piccoli. Che i gradienti di pressione all’Equatore fossero piccoli lo avevamo già dedotto dall’equilibrio geostrofico, avevamo infatti visto che scendendo di latitudine la forza di Coriolis andava a zero perchè il parametro di Coriolis andava a zero, e dunque anche i gradienti di pressione. Si vede però che anche i gradienti di temperatura vanno a zero.
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