“Eccoci di nuovo a tentare di tracciare un identikit del prossimo inverno 2018-2019.

In questo articolo non affronterò tutte le tematiche necessarie, piuttosto ci dedicheremo a dare un primo sguardo ai principali indici con cui si tracciano le dinamiche atmosferiche, quanto basta per avere modo di indicare un prima ipotesi per la prossima stagione invernale, lasciando ad articoli successivi i dovuti approfondimenti nonché correggere il tiro dell’outlook stesso.

Doveroso iniziare con lo stato dell’attività della nostra stella. Dal grafico 1 possiamo notare come l’attività solare sia avviata al suo minimo undecennale. Seguendo i grafici 2 e 2a possiamo anche ipotizzare, tramite la curva del modello Solcast sviluppato da Meteo Dolomiti, che la fase di minimo potrebbe essere raggiunta tra il prossimo 2019 e il 2020. Sempre dal grafico 2a possiamo anche notare che il valore di soglia tra un’alta attività e una bassa attività, contraddistinta dalla curva verde, è stato superato nel 2015.

Preso atto di essere entrati in un periodo di bassa attività solare non possiamo non considerare l’andamento della Oscillazione Quasi Biennale (QBO).

Dalla figura 3, inerente la QBO_30hPa, possiamo evidenziare il passaggio da una fase positiva ad una negativa avvenuta nel giugno del 2017, fase che fino ad ottobre del corrente anno è rimasta tale seppur in fase di riduzione, indicando la direzione di una nuova chiara fase positiva che verosimilmente potrà consolidarsi verso l’inizio o la metà della prossima stagione invernale.

L’indice QBO negativo e la bassa attività solare sono spesso correlati con un vortice polare stratosferico debole, cosa di cui certamente terremo conto. Il grafico di figura 4, inerente la somma progressiva dell’anomalia dell’indice QBO, è particolarmente utile perché esalta i cambi di segno di medio-lungo periodo evidenziati dalle variazioni di pendenza della curva. Dal 1948 al 1970 l’indice è stato prevalentemente negativo. Dal 1971 l’indice ha assunto connotazione sempre più positive fino alla fine degli anni ’90 del secolo scorso primi anni duemila quando la tendenza si è di nuovo invertita verso un indice contrassegnato da valori maggiormente negativi.

Molto importante è la valutazione dello stesso indice ma alla quota isobarica di 50hPa che si ritiene avere un peso specifico complessivo anche superiore rispetto quello alla quota dei 30hPa vista in precedenza.

Dal grafico 5 possiamo apprendere che l’ingresso nella fase negativa è avvenuto proprio nel gennaio di quest’anno, con il raggiungimento in apparenza di un minimo verso settembre scorso. Se troverà conferma possiamo dire che non tornerà in fase positiva prima della prossima primavera inoltrata.

Seguendo il grafico 6 della somma progressiva dell’anomalia della QBO50hPa notiamo che è avvenuta una inversione da un indice maggiormente negativo verso uno maggiormente positivo a partire dal 1977 e apparentemente ancora in atto salvo scorgere un possibile incipit di inversione di tendenza proprio in coda al grafico. Qui diversamente da quanto visto per la quota isobarica di 30hPa non è così immediato tracciare un possibile andamento multi decennale comunque in ragione di quanto rilevabile in coda al grafico non è possibile escludere un cambio di segno entro i prossimi anni, da cui potremmo azzardare che anche questo indice nei prossimi anni avrà maggiore insistenza temporale nella sua fase negativa rispetto alla fase positiva.

Questa tendenza di lungo periodo deve essere tenuta in considerazione poiché verrà a mutare la capacità di modifica delle onde di Rossby e quindi del complessivo vortice polare, in quattro parole: cambio di massa atmosferica. Considerando che il precedente periodo con indice QBO_30hPa prevalentemente positivo ha avuto una durata di circa 30 anni, non possiamo escludere che possa avere la stessa durata la nuova fase negativa. Se così fosse sarebbe lecito attendersi un nuovo cambio verso una fase maggiormente positiva non prima degli anni attorno al 2030. Questa valutazione assolutamente di massima accompagnata dal grafico di prognosi dell’attività solare ci informa che fino al 2030 l’accoppiata bassa attività solare e QBO negativa potrebbe essere prevalente considerando che il superamento di soglia di attività solare alta potrebbe ridursi a soli 4 anni dal 2023 al 2026 compresi. Vista la ipotizzata virata della QBO_50hPa verso una fase maggiormente negativa i due indici nei due livelli considerati si troveranno più spesso in fase tra loro. Per inciso non significa che la QBO rimarrà in stato negativo ma piuttosto nella sua ciclicità quasi biennale tenderà a rimanere per un tempo più lungo nella fase negativa rispetto alla fase positiva motivo per il quale i grafici 4 e 6 si riferiscono al dato delle rispettive anomalie.

Ora passiamo alla valutazione di alcuni indici oceanici quali PDO e AMO. Dalle rispettive figure 7 e 8 possiamo evidenziare per il primo una sostanziale neutralità ma con tendenza di medio periodo a calare, mentre per il secondo non si avvertono sostanziali variazioni con il proseguimento della fase positiva.

Per quanto concerne l’indice PDO questo assume una certa importanza poiché si ritiene essere un buon indicatore del regime atmosferico legato alla modulazione dei treni d’onda e, infatti, come vedremo più avanti, è preso in considerazione nel modello IZE per la prognosi sia dell’attività d’onda che dell’indice AO della stagione invernale.

Passando alla valutazione dell’attività convettiva equatoriale non possiamo non valutare l’indice ENSO. Viste le anomalie rilevate lungo il Pacifico equatoriale è bene guardare più attentamente il successivo grafico 9, in cui è rappresentato l’EMI (Enso Modoki Index).

Questo indice assume un aspetto valutativo più importante e se vogliamo interessante rispetto al classico indice ENSO. L’ubicazione delle pozze oceaniche calde e fredde determina una sostanziale variabilità nelle zone di convezione. L’indice ENSO ci suggerisce una fase debolmente positiva ma l’indice EMI, sia pur con ampiezza del segnale assolutamente debole, indica una posizione delle pozze calde maggiormente compatibile ad un ENSO positivo di tipo Modoki. In questo caso la zona con anomalie più calde si trova nell’area centro-occidentale del Pacifico, mentre le zone più occidentali verso l’Indonesia e più orientali verso le coste sud americane presentano anomalie inferiori. In realtà, ed è questo il motivo di un debole segnale Modoki, la parte orientale presenta sempre anomalie positive ma di ampiezza inferiore rispetto al Pacifico centrale.

Per il momento guardiamo al grafico 10 – la Madden Julian Oscillation – senza particolare commento poiché lo riserveremo più avanti in fase di prognosi. Possiamo comunque notare che le fasi con presa di ampiezza interessano le zone 7,8, 1, 2 e 3. Questa sequenza vediamo di rilevarla nella prossima figura 11 al fine di capire se e quanto individuato dal grafico della MJO possa essere un trend dovuto a particolari forzanti.

Dunque, seguendo i vettori del vento alla quota isobarica di 200hPa lungo la fascia compresa tra i 10N e 10S, possiamo individuare le zone caratterizzate da flusso divergente, tracciante moti di aria ascendente e quindi con presenza convettiva, e zone contraddistinte da flusso convergente con moti d’aria discendente, caratteristica della soppressione dell’attività convettiva. Dal grafico si denota una chiara deframmentazione multi cellulare e si individua una circolazione riconducibile ad un ENSO positivo con caratteristiche di tipo modoki con le zone convettive rispettivamente ad ovest ed ad est della fascia centrale del Pacifico equatoriale; questo attiva sia le zone a cavallo tra le aree Madden 7 e 8 che la lunga fascia in zona 1 dalle coste sud americane all’Africa centro occidentale. Un’altra zona favorita è la 3 con passaggio dalla 2. Di questa caratteristica dovremmo tenere conto poiché le zone convettive hanno non poca responsabilità nel determinare le caratteristiche del vortice polare e soprattutto nelle fasi stagionali cruciali.

Infatti guardando le successive figura 12 e 13, inerenti le anomalie di geopotenziale alle quote isobariche di 10 e 30hPa nel mese di ottobre, rileviamo una circolazione a due onde ben modulate dall’azione convettiva equatoriale sopra descritta. Questa caratteristica si ritiene che tenderà a permanere anche nella stagione invernale poiché, come precedentemente discusso, la QBO_50hPa è destinata a permanere in fase negativa.

Altro aspetto piuttosto importante ai fini di una evoluzione del vortice polare nella stagione invernale, è stabilire la posizione media del suo asse e il centro di massa rilevato nel mese di ottobre, quando l’insieme delle forzanti troposferiche fissano, quale imprinting caratteriale, una chiara forma e disposizione della struttura del vortice. La figura 14 ci mostra come il vortice tenderà a prediligere, sotto la spinta delle forzanti troposferiche descritte ed in particolare dall’attività convettiva equatoriale, un asse che suggerisce la frequente presenza delle due onde principali, pacifica e atlantica.

Come più volte detto il vortice circumpolare è molto sensibile alle variazione di calore latente e sensibile provenienti dalle zone equatoriali e in questo senso l’attività convettiva è importantissima. Il vortice, dunque, in funzione della diversa quantità di energia disponibile, modifica il numero delle onde e la loro lunghezza nonché la capacità di raggiungere le basse latitudini. Altro importante elemento è Il suo centro di massa, la cui posizione è nei pressi del mare di Barents sulla Victoria Island. Anche in questo caso il centro di massa, in assenza di una modifica delle forzanti troposferiche, durante la prossima stagione invernale tenderà a prediligere quella posizione nelle sue rotazioni favorendo, nel caso di riscaldamento improvviso stratosferico di tipo principale, la sua scissione (split) con conseguenze anche rilevanti.

Per completare questa valutazione di tipo generale esaminiamo le figure 15 e 16 rispettivamente dell’attività d’onda e dell’indice AO previsti dal modello IZE. Ricordo che la previsione dell’indice AO va vista con maggiore prudenza e anche se l’hindcast (periodo di elaborazione dalla stagione invernale 1950-1951 alla stagione invernale 2017-2018) produce un indice di correlazione piuttosto elevato, pari a circa 0,8; questo rimane pur sempre un dato da maneggiare con cura in particolare nei segnali dei singoli mesi (qui non indicati). Sta di fatto che l’indice è previsto piuttosto negativo lungo il trimestre invernale.

Prima di addentrarci nell’analisi dei dati del modello IZE, informo il lettore che l’interpretazione dell’attività d’onda non è cosa così immediata poiché bisogna, per l’appunto, interpretarne il “linguaggio”. Ovviamente, inoltre, dobbiamo lavorare fidandoci della correttezza dell’elaborato. Altro aspetto da tenere in considerazione del modello IZE è la modalità di elaborazione che prevede un dato di output ogni tre giorni lungo tutto il periodo invernale da dicembre a febbraio con una incertezza temporale di ±3 giorni.

Ho indicato nel grafico di figura 15 cinque punti che ritengo nodali.  Il primo punto identifica una buona attività d’onda attesa nei primissimi giorni del mese entrante che probabilmente rappresenta la fase finale della buona attività fin qui riscontrata nel mese di novembre. Questo periodo mostra una complessiva attività dei flussi di calore buona ma non eccessiva, come ben espresso dalla figura 17, inerente l’andamento degli eventi dei flussi di calore opportunamente calcolati su un intervallo di 40 giorni; la curva che li rappresenta è in territorio positivo ma non elevato in valore assoluto.

Questa fase è figlia di una serie di disturbi partiti dalla medio-alta troposfera con propagazione alla media stratosfera. Questa dinamica è perfettamente fotografata da un nuovo indice di “tipo circolazione” visibile in  figura 17a che suggerisco di seguire sempre con molta attenzione poiché aiuta moltissimo a interpretare correttamente non solo la tipologia di circolazione in atto e prevista, barotropica o baroclina nella porzione stratosferica (10hPa trai 60°N e i 90°N), ma anche a stabilirne qualità e peso specifico attraverso la comparazione con la curva della media climatologica del periodo 1950-2016.

Questo grafico evidenzia numericamente il gioco di sponda continuo tra troposfera e stratosfera e suggerisce come i fenomeni stratosferici estremi non sono altro che esasperazioni delle due circolazioni differenti lungo un certo periodo di tempo indotte da chiari impulsi troposferici. Modifiche nello stato di circolazione durante una fase climatologicamente attesa di tipo barotropico possono essere più efficaci delle stesse modifiche durante la fase climatologicamente baroclina. Nella fattispecie si nota come a partire dalla terza decade di novembre i disturbi a carico del vortice polare siano stati tali da obbligare un cambio di circolazione da una precedente di tipo barotropica ad una baroclina, cosa che tradotta significa il passaggio da una circolazione ad una onda a un pattern a due onde con vortice in progressivo indebolimento, ben  evidenziato nelle figure 17b e 17c inerenti l’andamento dell’indice NAM_10hPa e del flusso zonale sui 60°N sempre ai 10hPa.

Suggerisco di tenere sempre d’occhio l’indice SEI (acronimo di Stratospheric Extreme Index) che indipendentemente dal valore del NAM ha la capacità di discriminare se un evento stratosferico estremo si è effettivamente realizzato o meno indipendentemente dal valore raggiunto del NAM in riferimento alle rispettive soglie positiva e negativa. Ricordo che questo è particolarmente utile in tutte quelle circostanze definibili ambigue ove il valore di soglia del NAM è stato raggiunto o superato di poco e mantenuto per altrettanto poco tempo (pochi giorni). Questo discrimina fortemente su quanto avverrà in seguito a livello troposferico sia nella tipologia delle anomalie che nella loro durata.

Nel grafico in figura 17b è stata aggiunta la curva dell’anomalia standard del vento zonale alla quota isobarica di 10hPa a 60°N per meglio apprezzare gli effetti, rilevati dal NAM, sulla circolazione e quindi sulla variabilità di intensità del flusso zonale.

Al momento si nota come i disturbi stiano inducendo, e continueranno a farlo ancora nei prossimi giorni fino ai primi di dicembre, una circolazione alla quota isobarica di 10hPa di tipo spiccatamente baroclino ma, e questa è l’informazione più interessante, tale circolazione si scosta notevolmente dalla media climatologica, segno di un’azione troposferica importante e prematura. Infatti in questo periodo la circolazione media dovrebbe essere ancora di tipo barotropico sotto la spinta di una normale azione di raffreddamento radiativo.

Tornando alla prognosi del modello IZE dell’attività d’onda, si nota che dalla prima metà della prima decade di dicembre il modello indica un decadimento dell’attività d’onda e della sua efficacia ma senza azzerarsi; questo è indice di una continua dinamicità troposferica che alimenterà un seppur debole ma continuo disturbo. In questo frangente subiranno una flessione anche i flussi di calore rilevabili a 100hPa tra le latitudini 45°N e 75°N. L’indice NAM_10hPa, a seguito di questa dinamica, è atteso in temporanea ripresa dopo il calo riscontrato a partire dalla seconda metà di novembre. La ripresa sarà frutto delle manovre del movimento della prima onda in movimento verso il continente nord-americano che obbligherà il vortice ad una rotazione ed ad un approfondimento che però non si prevede consistente e probabilmente sarà anche di breve durata. Questo movimento produrrà una temporanea ripresa del flusso zonale. Questa fase però non porterà ad una caduta libera del geopotenziale per il motivo sopra indicato.

Questa è la fase determinante, propedeutica a quanto potrebbe avvenire subito dopo. Quanto espresso risulta anche dalla carta in figura 10 della MJO con il passaggio nella fase 3. La previsione dell’MJO di ECMWF (che forse a mio modesto parere anticipa un po’ l’entrata nella fase 3, avrà un duplice compito: il primo di favorire il riassorbimento della prima onda dall’Alaska/Canada occidentale verso l’area aleutinica con relativo incremento del geopotenziale sul comparto siberiano orientale, ed il secondo nel determinare un elevato gradiente orizzontale con convergenza di flusso causando, sul lato siberiano orientale, moti discendenti con compressione adiabatica e quindi riscaldamento con attivazione dei flussi di calore.

La fase 2 sul grafico, che dovrebbe innescarsi approssimativamente in un periodo compreso tra la metà del mese e l’inizio della terza decade di dicembre, si riferisce alla conseguente risposta del sistema con una nuova brusca ripresa dell’attività d’onda che verosimilmente sarà il vero e proprio impulso che si ritiene debba propagarsi verso i piani superiori stratosferici. Il segnale di tale impulso si attende essere ben rilevato tra le quote isobariche di 300 e 200 hPa in un contesto di indice AO oscillante sulla neutralità. In questo caso sarà attivata la seconda onda stratosferica con graduale migrazione del centro di massa del vortice polare stratosferico alla quota isobarica di 10hPa in direzione dell’arcipelago canadese, così come evidenziato dai rilievi del mese di ottobre e visto nel grafico 14 con progressivo approfondimento e abbassamento del geopotenziale e conseguente rinforzo della seconda onda.

Questa dinamica potrebbe portare al collasso del vortice con il realizzo di un evento stratosferico estremo (MMW), che stante l’evoluzione prevista potrà essere di tipo split evidenziato da una caduta libera del NAM_10hPa. Quanto descritto si stima possa avvenire tra la fine del corrente anno e più probabilmente in prima decade di gennaio forse già nei primi giorni del nuovo anno, vedi punto 3 nel grafico. A seguire l’attività d’onda sarà la conseguenza dell’avvenuto Major Midwinter Warming. In tal caso sarà il caso di seguire attraverso i deterministici le evoluzioni a livello troposferico poiché il blocco zonale che si potrà produrre alle alte latitudini in progressiva retrogressione dal comparto scandinavo a quello groenlandese potrebbe innescare delle consistenti retrogressioni di aria artica continentale verso l’Europa centrale fin verso il Mediterraneo centrale.

Da considerare anche la probabile interazione con un flusso zonale atlantico basso di latitudine. Il punto 4 si interpreta, seguendo la letteratura in merito, come il momento di minimo valore raggiunto dall’indice AO che potrebbe collocarsi tra la fine di gennaio e i primi giorni di febbraio. Infine il punto 5, che sempre secondo letteratura, si interpreta come il risultato della prima contrazione post MMW, dovuta proprio al conseguente blocco dei flussi di calore e successiva nuova modulazione d’onda frammentata ma presente.

A termine di questo primo articolo il grafico 18  che mostra l’andamento medio invernale e previsto delle isoipse 5350 e 5650 metri lungo il trimestre invernale (dic-gen-feb) espresse secondo l’output dell’attività d’onda del modello IZE.

Seguendo la figura 18 si evidenzia la posizione della prima onda che è prevista portarsi più verso la zona aleutinica rispetto la media climatica e così pure la seconda onda modificando l’intero treno d’onda, il cui posizionamento dovrebbe favorire sia frequenti azioni depressionarie nel Mediterraneo centro-occidentale con frequenti blocchi alle alte latitudini non ben supportati da una matrice chiaramente subtropicale, esponendo il fianco ad azioni fredde orientali o nordorientali  con interazioni con un flusso zonale atlantico secondario basso di altitudine (vedi andamento della 5650 ad ovest del continente europeo).

Nel complesso si denota un certo calo del geopotenziale con maggiore estensione meridionale del vortice polare. Se tale ipotesi dovesse trovare conferma potremmo attenderci i mesi di gennaio e febbraio con valori termici sotto la media sull’Italia centro-settentrionale e in media o lievemente inferiore alla media al sud. Le precipitazioni potrebbero risultare attorno alla media o nel complesso stagionale lievemente superiori.

L’intero assetto infine induce a sospettare che a partire dalla seconda metà della scorsa stagione invernale si stanno concretizzando quelle possibili manovre sostanziali di cambio di massa atmosferico già descritte e discusse nel lavoro di ricerca  “Il Clima del futuro? La chiave è nel passato” nel quale è stato indicato quale possibile cambio di massa, e quindi di circolazione, il periodo successivo al 2018.”

Stratwarming inverno 2018-2019 e previsioni stagionali

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