Le pieghe della tropopausa
Le Pieghe della Tropopausa (tropopause folds) sono regioni in cui la tropopausa, il confine tra la troposfera e la stratosfera, si abbassa in modo anomalo, facendo sì che l’aria stratosferica più secca e gelida e ricca di ozono penetri nella troposfera. Si formano a causa di turbolenze del vento, ed è spesso associata a forti correnti a getto (jet streams).
Approfondisci: troposfera, tropopausa e stratosfera
La troposfera, la tropopausa e la stratosfera sono strettamente interconnesse e svolgono ruoli fondamentali nella regolazione del clima, della meteorologia e della protezione dalla radiazione solare. Senza questa struttura stratificata, il nostro pianeta avrebbe un ambiente atmosferico molto diverso e meno favorevole alla vita.
La TROPOSFERA è lo strato più basso dell’atmosfera terrestre, dove si sviluppano quasi tutti i fenomeni meteorologici. È la parte dell’atmosfera in cui viviamo e in cui si verificano le precipitazioni, le nuvole, i venti e le tempeste. Caratteristiche principali della troposfera:
– l’altezza varia con la latitudine e la stagione, circa 8-10 km ai poli (più sottile in inverno) e 16-18 km all’equatore (più spessa in estate);
– la temperatura diminuisce con l’altitudine (circa -6,5°C ogni 1.000 metri);
– contiene circa il 75-80% della massa totale dell’atmosfera e quasi tutto il vapore acqueo;
– nella troposfera l’aria è in continuo movimento per effetto della convezione, a causa del riscaldamento solare della superficie terrestre. Di conseguenza, qui si formano nuvole, precipitazioni, temporali, cicloni, fronti atmosferici e venti e correnti atmosferiche.
La TROPOPAUSA è uno strato di transizione che separa la troposfera dalla stratosfera. Non è una superficie fissa, ma una zona di variazione graduale delle proprietà dell’aria. Caratteristiche principali della tropopausa:
– la temperatura è più bassa rispetto agli strati superiori e inferiori, e oscilla tra -50°C ai poli e -80°C all’equatore.
– la tropopausa agisce come una barriera naturale, limitando lo scambio tra la troposfera e la stratosfera. Tuttavia, fenomeni come le pieghe della tropopausa e i temporali molto intensi possono favorire scambi d’aria tra i due strati;
– i jet streams (correnti a getto) che si trovano in prossimità della tropopausa influenzano il tempo e la circolazione atmosferica globale. È una regione in cui avvengono importanti processi di scambio tra troposfera e stratosfera, che possono influenzare il trasporto di ozono e altri gas.
La STRATOSFERA è lo strato atmosferico che si trova sopra la tropopausa, ed è caratterizzato da un aumento della temperatura con l’altitudine, a differenza della troposfera. Le caratteristiche principali della stratosfera sono le seguenti:
– la temperatura aumenta con l’altitudine, fino a circa 0°C al limite superiore della stratosfera
– si estende a partire dai 10-18 km fino a circa 50 km di altitudine.
– contiene la maggior parte dell’ozono atmosferico, responsabile dell’assorbimento della radiazione UV del Sole.
– La presenza dello strato di ozono assorbe gran parte della radiazione ultravioletta dannosa per la vita. L’aria è molto stabile e priva di vapore acqueo, quindi non si verificano fenomeni meteorologici. Gli aerei di linea spesso volano ai margini inferiori della stratosfera per evitare le turbolenze troposferiche.
Le Pieghe della Tropopausa contengono ozono gelido (circa -70/-80 °C) e possono essere soggette a turbolenza dinamica causata dal passaggio da un flusso laminare a un flusso disturbato, generando vortici.
Le ragioni per cui un flusso atmosferico diventa turbolento, con ciclogenesi appunto, sono molteplici e vanno dall’instabilità termica e dall’orografia al forte wind shear.
Uno sguardo attento alle aree con Pieghe della Tropopausa rivela i due fattori che facilitano la generazione di flussi turbolenti e quindi la ciclogenesi: un forte wind shear verticale causato dalla scia del getto e masse d’aria stratificate instabili dovute al confine della massa d’aria in propagazione.
Approfondisci: wind shear
Il wind shear (o gradiente del vento) è una variazione improvvisa della velocità e/o della direzione del vento in una determinata area dell’atmosfera.
È un fenomeno di grande importanza in meteorologia e aviazione, perché può influenzare il movimento delle masse d’aria, la formazione di temporali e la sicurezza del volo.
Il wind shear può essere classificato in due tipologie principali:
Wind Shear Orizzontale
Si verifica quando la velocità e/o la direzione del vento cambia bruscamente su una distanza orizzontale. È comune in situazioni come:
– fronti atmosferici: il passaggio di un fronte freddo o caldo può causare cambiamenti improvvisi nella direzione del vento
– correnti a getto (jet streams): i venti fortissimi in alta quota possono creare variazioni improvvise di velocità tra due zone
Wind Shear Verticale
Si verifica con un cambiamento improvviso del vento con l’altitudine. Può essere causato da:
– microburst: una corrente discendente molto intensa che colpisce il suolo e si espande orizzontalmente, causando forti variazioni di vento vicino alla superficie;
– inversioni termiche: quando uno strato d’aria più caldo si trova sopra aria più fredda, il vento sopra lo strato caldo può essere molto diverso da quello al suolo.
Come trovare le pieghe della tropopausa tramite SEVIRI
Le pieghe della tropopausa possono essere rilevate tramite l’applicazione ASII-TFm che utilizza i dati del sensore SEVIRI a bordo dei satelliti Meteosat.Questa aplicazione fornisce informazioni cruciali per la sicurezza dell’aviazione, poiché le pieghe della tropopausa possono influenzare le condizioni di volo, causando turbolenze e influenzando la distribuzione dell’ozono.
Clicca qui per vedere l’immagine del sensore SEVIRI relativa alle pieghe della tropopausa (aggiornata ogni 15 min). In questa l’immagine sono mostrate le aree in cui è probabile che si verifichino pieghe della tropopausa, informazioni essenziali sia per la meteorologia e che per la sicurezza aerea.
Approfondisci: articolo scientifico
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Questa prima immagine (tradotta da noi in italiano) è tratta da un modulo di formazione disponibile sul sito di EUMeTrain, un progetto educativo supportato da EUMETSAT. Questo modulo si concentra sulle pieghe della tropopausa e il loro rilevamento tramite immagini al vapore acqueo (WV).
Il modulo spiega come le pieghe della tropopausa siano aree in cui l’aria stratosferica secca scende nella troposfera, fenomeno che può essere identificato nelle immagini WV grazie al contrasto tra l’aria secca stratosferica e l’aria più umida troposferica.
Approfondisci: immagine Airmass RGB
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Questa seconda immagine, fornita dal sensore SEVIRI con l’applicazione Air Mass RGB, è anch’essa stata utilizzata nel progetto educatiivo EUMeTrain. Mostra chiaramente le pieghe della tropopausa, evidenziando lo scambio d’aria tra troposfera e stratosfera.
🔴 Aria stratosferica discendente (marrone/rossa) → Indica l’intrusione di aria secca e ricca di ozono dalla stratosfera nella troposfera, tipica delle pieghe della tropopausa.
🔵 Massa d’aria fredda e tropopausa bassa → Le pieghe si formano vicino alle correnti a getto, dove la tropopausa si abbassa e avviene il mescolamento d’aria.
🟠 Nubi di media e alta quota → Indicano l’interazione tra le masse d’aria e possono influenzare la meteorologia e la turbolenza atmosferica.
Questa immagine è essenziale per identificare le pieghe della tropopausa in tempo reale e comprenderne gli effetti sulla circolazione atmosferica e sull’aviazione.
Clicca qui per vedere l’immagine del sensore SEVIRI Air Mass RBG (aggiornata ogni 15 min)
Video NOAA
Queste bellissime immagini sono state catturate nel 2018 da un satellite della NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration, US) e oi elaborate dal CIRA (Cooperative Institute for Research in the Atmosphere, Colorado). Mostrano chiaramente come l’aria possa comportarsi come l’acqua, con la piega della tropopausa (evidenziata in rosso) che penetra nella troposfera sottostante come un’onda dell’Oceano.
Queste immagini utilizzano l’applicazione GOES-16 Air Mass RGB (rosso-verde-blu), che viene utilizzato per monitorare l’evoluzione dei cicloni e delle correnti a getto e fornisce informazioni sui livelli medi e superiori della troposfera. La parte rossastra e’ la piega con contenuto gelido di ozono: nel finale, la piega gelida si incurva per dare origine a una ciclogenesi.
Approfondisci: dalle pieghe della troposfera ai cicloni
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Le pieghe della troposfera, ossia le ondulazioni del jet stream, innescano la ciclogenesi perché creano zone di divergenza in quota, dove l’aria viene “aspirata” verso l’alto. Questo abbassamento di pressione al suolo porta alla formazione di una bassa pressione.
La ciclogenesi è il processo di sviluppo di una depressione atmosferica, attorno alla quale i venti iniziano a ruotare. Questa bassa pressione richiama aria circostante e, a causa della forza di Coriolis, l’aria non si muove in linea retta ma ruota attorno al centro della depressione. Se il contrasto termico tra masse d’aria è forte, il sistema si intensifica, formando un ciclone con venti forti e fenomeni meteorologici intensi.
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