Meteo. Final Warming della stratosfera e vortice polare: l'ultimo atto

Durante l'inverno il vortice polare è stato sottoposto a sollecitazioni intense, ma nessuna di queste è stata in grado di causare una rottura completa della sua struttura. I disturbi troposferici hanno ripetutamente allungato il vortice, favorendo ondate di freddo sul Nord America e in Asia. Ora, invece, si sta avvicinando un riscaldamento stratosferico intenso, che potrebbe segnare la fine fisiologica del vortice polare fino al prossimo autunno, quando tenderà a riformarsi.

Il vortice polare è una vasta depressione a quote stratosferiche, contenente aria molto fredda e mantenuta in equilibrio dai forti venti occidentali che la circondano. Questi venti zonali, da ovest verso est, sono il principale indicatore della stabilità del vortice: finché rimangono forti, il vortice è compatto e stabile. Quando si indeboliscono o si invertono per effetto di un riscaldamento stratosferico o stratwarming, la struttura del vortice si disorganizza, consentendo alle masse d'aria fredda di spostarsi verso sud.

Il Final Warming è l'ultimo riscaldamento stratosferico di stagione che avviene ogni anno in primavera e rappresenta la transizione fisiologica verso la circolazione estiva. Questa figura di bassa pressione, attiva durante il semestre invernale, svanisce gradualmente tra primavera ed estate. Poiché il riscaldamento stratosferico in esame avviene a marzo e i venti zonali cambiano direzione, ovvero passano da ovest-est a est-ovest, instaurando una circolazione anticiclonica, esso si classifica come Final Warming. Il grafico dei venti zonali (dal sito weather is cool) mostra chiaramente questa tendenza: i valori scenderanno in territorio negativo, segnalando la rottura definitiva del vortice polare. Il Final Warming più precoce è del 5 marzo 2016, mentre il più tardivo l'11 maggio 1981. In media, il FW si verifica attorno al 12 aprile, una data che separa gli eventi precoci da quelli tardivi.

Uno stratwarming ha origine da schemi circolatori troposferici che trasferiscono calore e quantità di moto alla stratosfera. Le onde planetarie o onde di Rossby, generate nella troposfera, si propagano verticalmente e interagiscono con il vortice polare in stratosfera. Se queste onde si infrangono invece di riflettersi, trasferiscono momento angolare alla stratosfera, causando una decelerazione dei venti zonali. Se l'energia trasmessa è sufficiente, il vento zonale può addirittura invertirsi, definendo un major warming. A seconda dell'intensità e della configurazione dell'attività ondulatoria, il Vortice Polare può subire un semplice indebolimento e spostamento (displacement) o una vera e propria suddivisione in più lobi (split). Quest'ultimo scenario si verifica quando la forte interazione con le onde planetarie porta all'abbassamento della linea critica, permettendo una maggiore interazione tra la troposfera e la stratosfera e causando la frammentazione del vortice.

Nel caso in esame il riscaldamento stratosferico ha due contributi principali di energia: un primo forcing troposferico, derivante dall'attività delle onde planetarie attorno al 20 febbraio, che ha disturbato il vortice senza però spezzarlo immediatamente. Un secondo contributo più importante, è invece dovuto a processi interni alla stratosfera. La fase discendente della QBO (Quasi-Biennial Oscillation), che favorisce la propagazione delle onde in stratosfera e il periodo stagionale (marzo), rendono il vortice più vulnerabile ai disturbi.

Gli scenari modellistici attuali indicano che a 10 hPa si osserverà un wave-2 asimmetrico, con uno squilibrio nell'intensità e nella posizione dei principali centri di anomalia. Non è un classico wave-1, perché non c'è un solo massimo dominante. Non è nemmeno un wave-2 perfettamente simmetrico, perché i due lobi risultanti non sono di pari forza e dimensioni. Si tratterebbe di un caso ibrido, in cui il dislocamento del vortice è più evidente dello split vero e proprio. Questa evoluzione è coerente con i Final Warming precoci in cui domina il wave-1 pattern. Il disturbo stratosferico a 10 hPa è intenso, ma inizialmente ad un'onda 1 dominante. Questo allunga il vortice e lo disloca senza creare uno split.

In troposfera possiamo osservare la tendenza a una riorganizzazione indipendente dei centri motori del tempo, prima della discesa del NAM stratosferico. Le consuete rotture d'onda cicloniche trasportano calore verso il Labrador. Il forte calo del NAM coincide con il displacement lungo la colonna e coincide anche con il successivo arricciamento del lobo canadese nei bassi strati con la genesi di un Ridge Atlantico ma con rottura ciclonica. A questo punto lo split in troposfera si propaga in stratosfera e da un vortice a 'pantalone' si osserva uno split lungo tutta la colonna. 

La discesa del NAM prevista intorno al 15 marzo nella troposfera è modesta, indicando un'interferenza tra stratosfera e troposfera, ma non un coupling netto e immediato che invece potrebbe avvenire successivamente. Tuttavia, questa interferenza è sufficiente ad amplificare la riorganizzazione troposferica già in atto, favorendo un rapido passaggio dei regimi da NAO+a NAO-.

Il risultato finale è un abbassamento del fronte polare, che però non si traduce automaticamente in un'espansione netta del freddo verso sud, poiché le correnti artiche restano agganciate più in alto. Il wave 2 pattern sarebbe più efficace perchè il blocco troposferico sarebbe più efficace per rotture d'onda anticicloniche. Con le rotture cicloniche invece questo è meno probabile. Questo significa che il freddo faticherebbe a propagarsi in modo efficace verso latitudini più basse, rimanendo confinato alle alte latitudini o spostandosi in modo selettivo a seconda delle ondulazioni del getto. Tuttavia un aumento delle precipitazioni è attesa sull'Europa meridionale, zona di confluenza tra masse d'aria dalle caratteristiche diverse.