L’Outlook di CM: Si riparte!

Le attuali dinamiche della circolazione oceano-atmosferica e i possibili risvolti per la prossima stagione invernale

Come in ogni libro che si rispetti l’introduzione rappresenta l’espressione della sostanza del pensiero che poi troverà le argomentazione nei successivi capitoli, così con questo articolo cominciamo l’esercizio di prognosi dell’andamento della prossima stagione invernale anticipando, o meglio introducendo, gli ormai noti outlook di Climate Monitor.

Settembre e ottobre sono i mesi strategici per cercare di prevedere l’assetto atmosferico nel vivo della stagione autunnale e invernale. Infatti è proprio in questo periodo che il vortice polare stratosferico inizia i suoi primi vagiti e, proprio per la sua “fragilità”, subisce i forcing indotti dagli assetti oceanico e atmosferico suggerendoci dove andrà gradualmente ad approfondirsi. Le anomalie di altezza del geopotenziale che vanno evidenziandosi tenderanno ad accentuarsi nel corso dei prossimi mesi condizionando la circolazione generale e le zone del pianeta sottostanti, almeno fino a quando non cambieranno intensità e segno i vari forcing.

Iniziamo la nostra introduzione con l’analisi dei vari indici di interesse.

Attività solare:

La nostra stella è come noto nel 24° ciclo, che si contraddistingue rispetto ai 7 precedenti cicli per essere piuttosto debole. A testimoniare l’attuale situazione di debolezza esaminiamo, come da figura 1, l’attività solare espressa dal numero medio di macchie su base mensile. Nel grafico è possibile notare una banda viola che descrive lo spazio nel quale l’attività solare si può definire debole e corrisponde alla soglia delle 50 macchie. Al di sopra di tale area l’attività magnetica diviene via via più rilevante. Il grafico ci suggerisce che nel mese di settembre il numero medio di macchie è stato di circa 60. Da inizio serie dei dati in grafico (2010) le SSN hanno avuto una tendenza a crescere fino a raggiungere un massimo nel mese di ottobre del 2011. A seguire il numero di macchie ha avuto una netta flessione scendendo sotto la soglia delle 50 macchie per poi risalire oscillando attorno al valore di 60.  Il numero di 60 macchie è appena superiore al valore di 50 suggerendo la debolezza del ciclo 24. Per definire ulteriormente l’intensità del ciclo ci avvaliamo dell’indice geomagnetico chiamato aa index che meglio, a mio avviso, descrive le reali performance dei cicli solari. Il grafico in figura 2 evidenzia l’andamento giornaliero dell’indice geomagnetico “aa index” dal 1 gennaio 2012 fino al 30 settembre 2012. Si nota una tendenza a diminuire segnando dalla metà di luglio valori piuttosto bassi nonostante l’attuale ciclo sia nei pressi del suo massimo. Il grafico in figura 3 ci aiuta a capire meglio il grafico 2 in quanto è presente sia la linea celeste che rappresenta il valore medio dell’indice da inizio anno che la linea rossa che rappresenta il valore medio dell’indice negli ultimi 7 cicli solari. La banda viola indica il valore di soglia per il quale l’attività geomagnetica si può definire bassa o alta. Come ci suggerisce il valore fin qui raggiunto della linea celeste il ciclo 24 si conferma debole con valori mensili quasi costantemente sotto al valore di soglia. Quindi pur essendo il ciclo 24 nel periodo, o nei pressi, della sua fase apicale l’attuale attività geomagnetica è paragonabile ai periodi di minima attività degli ultimi 7 cicli.

Circolazione zonale stratosferica equatoriale

Riveste un ruolo molto importante la situazione dei venti stratosferici lungo la fascia equatoriale evidenziata dall’indice QBO (Quasi Biennal Oscillation). Come è noto anche ai neofiti della meteorologia l’indice positivo indica una direzione zonale (ovest-est) dei venti stratosferici ove invece un indice negativo indica il suo opposto antizonale. L’intensità del vento è maggiore nella fase negativa rispetto alla fase positiva e più accentuata nei livelli medio alti. La fase della QBO incide nella formazione e consistenza del vortice polare stratosferico (VPS) in relazione alla fase solare così da influenzare i valori del geopotenziale sia in sede artica che equatoriale con effetto di aumentare o diminuire il gradiente tra regioni polari e equatoriali accelerando o decelerando la circolazione zonale stessa. Anche la circolazione dell’ozono facente capo alla Brewer Dobson Circulation subisce radicali modifiche. La circolazione stratosferica equatoriale alle varie quote isobariche può trovarsi in condizione di regime contrapposto, quindi è necessario esaminare con cura la situazione almeno nei due livelli che ritengo siano piuttosto significativi per le vicende del VPS e segnatamente alle quote isobariche di 30 e 50 hPa. I grafici 4 e 5 illustrano rispettivamente l’andamento della QBO a 30hPa e 50hPa da inizio anno. Per la quota isobarica di 50hPa è evidenziato dalla linea blu l’andamento del 2011 caratterizzato da un indice positivo in crescendo dal mese di aprile raggiungendo l’apice in ottobre seguito da un calo anche sensibile.

Per quanto concerne la situazione del 2012 i dati sono piuttosto eloquenti e consegnano per entrambi i livelli una circolazione antizonale. Segnalo che alla quota isobarica di 30hPa si sono  raggiunti valori negativi ragguardevoli, i più bassi dal 1948.

Temperatura superficiale degli oceani pacifico centro-settentrionale e nord atlantico

Gli indici di nostro interesse sono:

• Indice ENSO nella porzione NINO3.4
• Indice PDO
• Indice AMO

In verità il primo è il più rilevante mentre gli altri due, PDO e AMO, ci suggeriscono la forzante della circolazione atmosferica che insiste su quelle zone (wind stress) e che finisce per determinare gli indici stessi.  Tra i due indici quello più interessante è il PDO perché è connesso con l’indice ENSO. L’importanza di quest’ultimo è basilare per l’economia termica del pianeta. L’oceano Pacifico è il più esteso del pianeta ed è in grado di trasferire immani quantità di calore e umidità all’atmosfera. Ovviamente la porzione di oceano più attiva in tal senso è quella a cavallo dell’equatore proprio perché riceve grandi quantità di energia dal sole. Torniamo all’indice PDO che è ormai dal 2008 stabilmente in fase negativa. Il regime della circolazione atmosferica che si instaura e determina le fasi della PDO negativa vedono un aumento dei geopotenziali in zona artica con l’instaurarsi di un regime di NAO negativa per quanto concerne il lato atlantico. Al contrario con le fasi della PDO positiva i geopotenziali in sede artica diminuiscono e segnatamente in zona atlantica in corrispondenza della Groenlandia e Islanda consegnando una circolazione tipica da NAO positiva. Per entrambi i regimi le conseguenze nelle medie latitudini sono notevoli. L’indice AMO è in fase positiva ma dovrebbe ormai trovarsi nella sua fase calante che lo porterà tra qualche anno ad avviarsi verso una nuova fase negativa proprio perché il precursore PDO ci indica, secondo quanto precedentemente scritto, che è in atto una inversione nella distribuzione di massa atmosferica con un incremento della pressione in sede artica. Sul tema ci torneremo con articoli specifici. Nel breve periodo, in riferimento ai prossimi mesi, le nostre previsioni indicano l’indice AMO in calo anche consistente.

L’indice ENSO nella porzione NINO3.4 è uscito da una lunga fase negativa ed ora si trova in fase positiva che però stimiamo nel suo complesso debole e di breve durata (vedi figura 6).

Circolazione zonale polare ed euro-atlantica

Al fine di questo lavoro non sono basilari le informazioni derivanti dagli attuali valori degli indici AO e NAO però ci forniscono delle indicazioni sulla dinamicità in atto del vortice polare e dalla sua dipendenza dalla circolazione stratosferica. I grafici 7 e 8  ci indicano gli andamenti degli indici AO e NAO dal gennaio 2011 a settembre 2012. L’andamento dell’indice AO appare simile nei due anni presi in considerazione con una minima differenza nel valore medio calcolato tra gennaio e settembre con un leggero scarto negativo per il 2012. L’indice NAO risulta con un andamento nettamente diverso rispetto allo stesso periodo del 2011 assumendo un valore negativo rispetto ad uno pressoché neutro del 2011. Il forcing indotto dal passaggio della QBO a 50hPa alla fase negativa sembra abbia ben modulato l’indice NAO come pure l’indice ENSO nella porzione nino3.4 in fase debolmente positiva. Entrambe le forzanti stanno alimentando maggiormente la porzione interessata dalla wave2 evidenziata da un indice NAO ancora negativo nel mese di settembre rispetto lo stesso periodo del 2011, segno di una circolazione stratosferica ancora lenta. Visto il previsto permanere in fase negativa della QBO e il probabile consolidarsi di un Nino3.4 debole è plausibile che la configurazione barica appartenente alla wave2 si intensifichi e si consolidi nei prossimi mesi assumendo un peso emisferico oltre che regionale e disturbando significativamente il vortice polare stesso.

Indicazioni sulla formazione del VP a 30hPa

Molto importante ai fini della nostra elaborazione è la situazione della circolazione stratosferica alla quota isobarica di 30hPa per inquadrare al meglio lo stato di approfondimento del vortice stesso in sede polare e quindi il dislivello tra sede artica ed equatoriale. Il gradiente tra queste due zone determina l’intensità della circolazione zonale. Il grafico in figura 9 ci illustra questo dato dal 2011 a settembre 2012. Come è possibile osservare il 2011 è stato contraddistinto da una intensa circolazione zonale stratosferica che si è concretizzata in troposfera con altrettanta rapidità della circolazione con anomalia barica positiva nelle medie latitudini e negativa nelle alte latitudini. Il 2012 è iniziato con un cambio di segno contraddistinto da un rallentamento della circolazione zonale a cui si è accompagnato in troposfera con un evento di irruzione di aria fredda siberiana di tutto rispetto nel mese di febbraio. E’ anche possibile notare la classica inversione della circolazione nel mese di maggio fino ad agosto e poi la prima formazione del nuovo vortice polare in settembre. Quest’anno l’avvio del nuovo VPS appare piuttosto sottotono.

Conclusioni

Preso atto che  nessuno è in grado di prevedere con esattezza quale possa essere il carattere della prossima stagione invernale e neanche autunnale, abbiamo voluto cominciare con questa introduzione di analisi i nostri outlook partendo da una visione d’insieme dei vari forcing oceanici ed atmosferici e così tentare di tracciare una possibile evoluzione per il futuro. Il nostro lavoro non è quindi da annoverarsi tra le varie previsioni stagionali ma un tentativo basato sull’analisi dei dati e una indicazione di tipo statistico. La premessa era doverosa per non deludere nessuno se poi le cose non dovessero andare come qui descritto, un bagno di umiltà in questo mestiere deve essere un obbligo. Detto questo i prossimi mesi dovrebbero risentire degli effetti prodotti dal segno negativo assunto dalla QBO in bassa stratosfera e ancora in atto ai livelli più elevati attorno ai 30hPa in concomitanza con il cambio di segno dell’ENSO, appena uscito da un lungo periodo di regime negativo. La combinazione di un indice ENSO positivo, debole, e la fase della QBO negativa sia ai livelli medi stratosferici sia nei bassi livelli accompagnata da una bassa attività solare, dovrebbero indurre alla formazione e persistenza di lunghe onde planetarie. Il basso gradiente artico-equatore a livello stratosferico dovuto alla combinazione QBO-ENSO-SOLE favorisce un incremento della BDC (Brewer Dobson Circulation) con maggiore trasporto di ozono alle latitudini polari stratosferiche contribuendo ad un maggiore disturbo al vortice polare nella sua sezione verticale (vedi indice NAM). La distribuzione delle anomalie dei geopotenziali riscontrati nel mese di settembre già conferma quanto espresso lasciando ipotizzare una circolazione zonale di tipo lento. Tale pattern determina l’abbassamento di latitudine del jet stream atlantico che dovrebbe indurre sul Mediterraneo centro occidentale una circolazione prevalente di NAO tra negativa e neutra con associata anomalia barica positiva sull’Atlantico settentrionale, a sua volta in grado di esercitare una modifica alla circolazione regionale ed anche emisferica, con indice AO destinato probabilmente ad una fase negativa. Se l’attività ENSO dovesse permanere su questi livelli, senza eccedere, saranno favorite le fasi 7-8 e 1 della MJO così da incentivare maggiormente l’ondulazione atlantica della wave2 con blocchi anche importanti alla circolazione zonale.