Climatology of Three-Dimensional Eliassen–Palm WaveActivity Fluxes in the Northern Hemisphere Stratosphere from1981 to 2020 - Atmosfera di Sapere: Studi e Curiosità Meteorologiche

Climatologia dei Flussi di Attività Ondulatoria Eliassen–Palm Tridimensionali nella Stratosfera dell’Emisfero Nord dal 1981 al 2020
Riassunto: Utilizzando i dati della rianalisi MERRA-2 dal 1981 al 2020, questo studio esamina le caratteristiche climatologiche delle componenti verticali dei flussi di attività ondulatoria Eliassen–Palm (EP) in tre dimensioni. Questo parametro, legato al flusso di calore degli eddies, è fondamentale per comprendere la propagazione verticale delle onde planetarie quasi-stazionarie. I dati analizzati provengono dalla stratosfera dell’Emisfero Nord, a un’altezza di 30 km (circa 10 hPa). L’analisi ha riguardato i valori estremi giornalieri dei flussi verticali, la frequenza delle loro occorrenze e le variazioni interannuali e giornaliere osservate negli ultimi quarant’anni. Inoltre, è stata studiata la correlazione tra i massimi del flusso verticale EP verso l’alto e le anomalie di temperatura della stratosfera a 10 hPa, riscontrando legami significativi con brevi ritardi temporali. Tuttavia, lo stato iniziale della stratosfera si è rivelato essere un elemento determinante nella forza di queste correlazioni. Lo studio non ha identificato variazioni significative nei valori estremi dei flussi negli ultimi quaranta anni. Infine, sono stati individuati i principali modelli spaziali dei flussi estremi in ascensione e in discesa, evidenziando tre aree principali nella stratosfera dove tali flussi sono particolarmente intensi.
Parole chiave: flusso di attività ondulatoria, stratosfera, Eliassen–Palm, riscaldamento stratosferico improvviso.

1. Introduzione
Numerose ricerche hanno confermato un’intensa interazione tra la troposfera e la stratosfera, nonostante le notevoli differenze di massa e densità tra i due strati, che influenzano marcatamente le rispettive proprietà termodinamiche. Quando il getto occidentale stratosferico è debole, le onde planetarie provenienti dalla troposfera possono penetrare nella stratosfera, dove si frammentano e si disperdono. Le variazioni dinamiche del vortice polare stratosferico dipendono dall’intensità di questo fenomeno, che generalmente rallenta il vortice. Se il processo è particolarmente intenso, può ridurre significativamente la velocità del vortice o addirittura invertirne la direzione, orientandolo verso est. Questo evento è accompagnato da un aumento delle temperature polari, a volte di decine di gradi, e viene definito riscaldamento stratosferico improvviso (SSW). Tale fenomeno si verifica in media sei volte per decennio nell’emisfero nord. Studi hanno dimostrato che è possibile prevedere con precisione il SSW, come evidenziato dall’esperimento di Tripathi et al., dove tutti i modelli predicevano un notevole indebolimento del vortice polare con dieci giorni di anticipo. Altri lavori hanno rilevato che un aumento dell’attività ondulatoria ascendente potenzia sensibilmente la probabilità di un SSW nelle tre settimane successive, offrendo un valido strumento per la previsione statistica di tale evento.

Il periodo più attivo per la stratosfera polare dell’emisfero nord va da novembre a febbraio, quando l’interazione tra troposfera e stratosfera è particolarmente forte. Questo collegamento dinamico ha un impatto sostanziale verso il basso, influenzando il clima della troposfera. Inizialmente si riteneva che questo impatto fosse troppo debole per avere effetti significativi, ma ricerche più recenti hanno dimostrato il contrario. Ad esempio, Kodera et al. hanno osservato che durante un SSW, i flussi di attività ondulatoria ascendente possono essere riflessi dallo shear negativo del vento nell’alta stratosfera. Studi successivi hanno confermato che queste onde planetarie che si propagano verso il basso possono causare anomalie di freddo nella troposfera. Thuburn e Craig hanno illustrato come il riscaldamento diabatico e dinamico nella stratosfera durante un SSW possa alterare significativamente l’altezza della tropopausa. Karpechko et al. hanno scoperto che valori negativi del modo annulare nordico tra i 100 e i 300 hPa intorno alla data centrale del SSW possono essere utilizzati come indicatori anticipatori degli impatti sulla troposfera, migliorando così la prevedibilità climatica. L’intervallo temporale tra le anomalie osservate nella stratosfera e nella troposfera varia dai 15 ai 60 giorni.

Uno dei fattori principali che contribuiscono alla formazione intensa del riscaldamento stratosferico improvviso (SSW) è l’alta intensità dei flussi di attività ondulatoria (WAF) provenienti dalla parte superiore extratropicale della troposfera. La rapida decelerazione del vortice e il suo lento recupero sono conseguenze di una riduzione di quest’attività nella stratosfera. Un forte WAF anomalo è inoltre associato all’intensificarsi delle onde di primo tipo (WN1) e di secondo tipo (WN2) che salgono dalla troposfera attraversando la tropopausa. Un ulteriore studio ha dimostrato che i SSW con flussi di attività ondulatoria più forti di WN1 e WN2 tendono a propagarsi verso il basso, raggiungendo la troposfera.

L’impatto di questa propagazione dal basso dalla stratosfera verso la troposfera dipende in gran parte dall’intensità del SSW. Questo elemento è molto più rilevante rispetto alla morfologia del vortice, sia esso diviso o spostato. L’importanza della forza del vortice per lo sviluppo di anomalie nella troposfera è stata enfatizzata anche da Lee e collaboratori. Inoltre, eventi SSW particolarmente intensi sono collegati a anomalie climatiche nella troposfera, quali ondate di freddo severo e piogge abbondanti durante la stagione invernale dell’emisfero nord.

I WAF EP sono ampiamente utilizzati in studi che esaminano le interazioni tra stratosfera e troposfera. Tuttavia, questi studi tendono a basarsi su valori medi di flusso d’attività ondulatoria verticale calcolati sull’intero emisfero o su lunghi periodi, senza prendere in considerazione i valori estremi. I valori estremi di WAF EP possono essere indicatori quantitativi molto efficaci per analizzare i processi tra gli strati inferiore e medio dell’atmosfera, poiché solo impulsi notevolmente intensi provenienti dalla troposfera possono modificare sostanzialmente la condizione della stratosfera. Lo strumento diagnostico principale usato in questo contesto è il vettore WAF EP tridimensionale, proposto da Plumb, che è parallelo alla velocità di gruppo delle onde planetarie moltiplicata per la densità energetica dell’onda, permettendo di valutare la direzione di propagazione del flusso dell’onda planetaria su un piano tridimensionale. Questo strumento si è rivelato estremamente efficace nello studio della propagazione verticale delle onde di tipo Rossby tra la stratosfera e la troposfera.

L’aumento del WAF EP dalla troposfera, che converge nella stratosfera, precede un cambiamento nell’altezza geopotenziale stratosferico.

È importante sottolineare che lo strumento diagnostico proposto da Plumb è stato sviluppato specificamente per onde quasi-stazionarie in flussi zonalmente uniformi, e potrebbero emergere alcune differenze rispetto alla formulazione del WAF di Takaya e Nakamura, che è applicabile alle onde in movimento. La velocità di fase delle onde che si spostano zonalmente deve essere presa in considerazione nell’analizzare i precursori della variabilità stratosferica.

In questo articolo, ci concentriamo sulla climatologia dei valori giornalieri anomali del WAF nell’emisfero nord negli ultimi quattro decenni. Con le mutazioni climatiche in atto, potrebbero verificarsi cambiamenti nell’intensità del WAF, influenzando così le condizioni per la formazione di eventi di riscaldamento stratosferico improvviso (SSW). Per esempio, uno studio di Kretschmer et al. ha rilevato un aumento della frequenza di stati deboli del vortice nei mesi di gennaio e febbraio negli ultimi 37 anni. Questo indebolimento è attribuibile a periodi più lunghi di vortici deboli e a una meno frequente presenza di vortici forti, piuttosto che a un attenuazione graduale del vortice polare. Inoltre, i risultati di Sussman et al. hanno evidenziato un significativo incremento della potenza delle onde per le onde planetarie che si propagano verso est (numeri d’onda da 1 a 7) nei mesi di dicembre-febbraio, nel periodo dal 2050 al 2099. Questi e altri risultati simili orientano la ricerca qui presentata sullo sviluppo dell’intensità del WAF negli ultimi quarant’anni.

Nel presente studio non sono state esplorate le cause dell’intensificazione dei flussi di attività ondulatoria (WAF) ascendenti. Tuttavia, diverse ricerche hanno identificato vari fattori scatenanti, principalmente legati a cambiamenti nelle caratteristiche superficiali, come l’estensione della copertura nevosa in Siberia a ottobre, il ritiro dei ghiacci marini nell’Artico, l’estensione dei ghiacci nei mari di Barents e Kara, e le caratteristiche di stabilità atmosferica, aumentata baroclinicità, e il blocco troposferico associato a questi cambiamenti. Anche fenomeni atmosferici come l’Oscillazione Meridionale El Niño (ENSO), l’Oscillazione Quasi-Biennale (QBO) e l’amplificazione quasi-risonante svolgono un ruolo significativo.

Questo studio mira a fornire un’analisi quantitativa dettagliata della forza dei WAF ascendenti e discendenti a circa 30 km di altezza (~10 hPa), utilizzando solo i valori estremi giornalieri dell’EP WAF dell’emisfero nord. I risultati ottenuti costituiranno un riferimento per valutare l’intensità degli estremi dei WAF, la loro distribuzione spaziale e la loro relazione con la temperatura della stratosfera media. I valori estremi di WAF sono stati poco studiati fino ad ora, quindi i risultati di questo studio arricchiranno la nostra comprensione delle interazioni tra la stratosfera e la troposfera durante eventi estremi, e potrebbero essere utilmente applicati in futuri studi sui casi di riscaldamento stratosferico improvviso.

Per l’analisi delle interazioni tra stratosfera e troposfera, sono stati utilizzati vari set di dati. Tra i più noti ci sono la rianalisi ERA-interim dell’ECMWF e la precedente rianalisi ERA-40, parte di una serie di progetti di ricerca al Centro Europeo per le Previsioni Meteo a Medio Termine, che hanno prodotto vari dataset. Altri dataset importanti includono la rianalisi R1 NCEP-NCAR e la rianalisi MERRA-2 sviluppata dall’Ufficio di Modellazione Globale e Assimilazione della NASA. I dati MERRA-2 sono stati impiegati con successo in diversi studi che hanno esaminato fenomeni come il riscaldamento stratosferico improvviso, le onde planetarie, la struttura e la dinamica del QBO e l’accoppiamento stratosfera-troposfera. Ricerche precedenti confermano che i dati MERRA possono essere impiegati con alta fiducia in questo studio.

2. Materiali e Metodi

Per questo studio, abbiamo utilizzato i dati di ri-analisi trisettimanali forniti dal Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications versione 2 (MERRA-2), noto per la sua rappresentazione migliorata della dinamica stratosferica. MERRA-2 dispone di 72 strati verticali fino a 0,01 hPa e una risoluzione orizzontale di 0,5° × 0,625°.

Abbiamo calcolato il vettore WAF EP tridimensionale, che descrive la propagazione delle onde planetarie in longitudine, latitudine e altitudine, basandoci sull’equazione proposta da Plumb. La formula considera la pressione dell’aria a un dato livello (p), con una pressione di riferimento di 1000 hPa (p0). Include anche la velocità angolare di rotazione (Ω), le coordinate geografiche di longitudine (λ) e latitudine (ϕ), il raggio medio della Terra (a), il parametro di stabilità statica (S), le componenti del vento zonale (u) e meridionale (v), la temperatura (T) e il geopotenziale (Φ). Il parametro di stabilità statica viene calcolato considerando vari fattori descritti nella formula.

L’analisi dei WAF EP tridimensionali rivela le fonti e i depositi di attività ondulatoria, permettendoci di valutare la propagazione delle onde vorticose sia verso l’alto che verso il basso. In particolare, ci siamo concentrati sulla componente verticale EPz del WAF EP. Questa componente è cruciale perché si relaziona sia con il flusso di calore delle onde che con la variabilità longitudinale, confrontando i contributi del secondo termine dell’equazione con quelli del primo. Analisi simili sono state effettuate anche per i termini delle componenti zonali e meridionali.

È noto che l’influenza più marcata sul vortice polare si verifica durante periodi di valori estremi di WAF. Pertanto, è fondamentale valutare le caratteristiche climatologiche e la variabilità temporale di questi parametri estremi. La forza, l’ampiezza e il carattere del WAF EP verticale variano considerevolmente nel tempo e a seconda della località geografica. Mediare su un emisfero e su periodi prolungati può oscurare le caratteristiche predominanti di questo fenomeno. Per questo motivo, un aspetto fondamentale di questo studio è che le statistiche sono state generate esclusivamente dai valori giornalieri estremi di WAF, selezionando i massimi per l’EPz ascendente e i minimi per l’EPz discendente.

Per individuare i valori anomali di EPz, abbiamo utilizzato dati provenienti esclusivamente da nord del 30°N, dove gli EPz sono nettamente più intensi. Questi dati hanno permesso di identificare tendenze e di delineare la climatologia stagionale e interannuale di EPz per gli ultimi quaranta anni (1981-2020). Per analizzare gli eventi più estremi di EPzm, abbiamo impiegato il decimo e il novantesimo percentile come soglie per i valori discendenti e ascendenti di EPzm (indicati d’ora in poi come EPze).

Le analisi sono state condotte su dati raccolti a un’altezza di 30 km, corrispondente praticamente a un livello di 10 hPa, selezionato per la sua rilevanza nei fenomeni di SSW e per altri indicatori critici del vortice stratosferico e delle dinamiche termiche. Secondo la definizione della WMO, un evento maggiore di SSW si verifica quando la temperatura media latitudinale aumenta di almeno 30 gradi in una settimana o meno a una latitudine di 60 gradi a 10 hPa o meno, accompagnata da un’inversione della circolazione.

La relazione statistica tra l’anomalia della temperatura media a 10 hPa nel cappuccio polare tra 60°N e 90°N (dopo aver rimosso la media climatologica per ciascun giorno dal 1979 al 2020) e gli estremi di EP WAF è stata esplorata mediante un metodo di correlazione incrociata temporizzata. La variabilità e le tendenze a lungo termine degli estremi di EP WAF sono state stabilite utilizzando il test di Mann-Kendall, un metodo non parametrico, considerando statisticamente significative le correlazioni con un valore p inferiore a 0,05.

I modelli spaziali dominanti di EPze sono stati individuati dividendo l’emisfero nord in tre zone: Europa (dall’Islanda agli Urali), Asia (dagli Urali al punto più orientale dell’Asia), e Nord America (dall’Alaska all’Islanda). La frequenza di EPze in ciascuna di queste zone è stata calcolata e espressa in percentuale. Per la visualizzazione, sono stati scelti i valori minimi e massimi assoluti di EPzm di ogni anno.

3. Risultati

3.1 Climatologia dei WAF EPz

I WAF risultano particolarmente deboli in ottobre e iniziano a intensificarsi all’arrivo della notte polare, quando un incremento del raffreddamento radiativo accelera questo processo. Da novembre, i WAF sono sufficientemente forti da penetrare nella stratosfera, influenzandone l’equilibrio radiativo. Tuttavia, novembre si caratterizza per un’intensità di WAF relativamente bassa e per una scarsa variazione nei valori di EPzm, come indicato nella Tabella 1. Valori estremamente elevati di EPzm sono stati registrati solo verso la fine di novembre e all’inizio di dicembre negli anni 1987-1988, 1993-1994, 1997-1998 e 2008-2009. Questi episodi sono considerati indicativi di anomalie precoci dei WAF ascendenti, dato che i WAF tendono a intensificarsi durante l’inverno e i valori più anomali si verificano solitamente alla fine della stagione DJF, come mostrato in Figura 1a. Questo fenomeno è anche legato allo sviluppo e all’attività delle onde planetarie di origine troposferica e al loro effetto cumulativo sulla stratosfera. In dicembre, si osserva un significativo aumento dei valori ascendenti di EPzm, mentre i valori discendenti restano relativamente bassi, segnalando un improvviso rafforzamento della propagazione ascendente, mentre quella discendente rimane limitata. Il primo picco minore di EPzm si manifesta all’inizio di gennaio e il picco principale si verifica intorno al 4 febbraio. Contemporaneamente, i valori discendenti di EPzm continuano a diminuire nel corso della stagione fredda, toccando il punto più basso circa l’11 febbraio.

I valori climatologici giornalieri dei WAF EPz sono rappresentati nella Figura 1a, dove le aree ombreggiate mostrano le deviazioni standard giornaliere. Il ritardo medio tra i picchi di EPz↑ e EPz↓ è di circa una settimana, periodo che può essere considerato il più efficace per l’accoppiamento “troposfera-stratosfera-troposfera”. I valori medi di EPz durante il periodo da novembre a febbraio sono 2,4 per EPz↑ e -1,4 per EPz↓. Questi valori sono abbastanza stabili da una stagione all’altra, anche limitando l’analisi alla sola stagione DJF, e sono notevolmente lontani dagli estremi di EPz (EPze), come illustrato nella Figura 1b. Negli ultimi quarant’anni, i valori di EPz↑ hanno variato da 0 a 11,3 (il massimo assoluto registrato nel 2018 nella regione del Canada, vedi Sezione 3.4), mentre i valori di EPz↓ hanno oscillato tra -7,4 e 0 (il minimo assoluto è stato registrato nel 2016 nella regione Canada-Groenlandia, vedi Sezione 3.4). I valori medi mensili più alti di EPz↑ e i più bassi di EPz↓ sono stati osservati a gennaio, mentre gli estremi assoluti sono stati rilevati a febbraio. I valori medi e gli estremi per ciascun mese, insieme alle loro deviazioni standard, sono elencati nella Tabella 1.

Per valutare gli eventi più estremi di EPz, sono stati utilizzati il decimo e il novantesimo percentile come soglie per EPze↓ e EPze↑ rispettivamente. I valori critici calcolati sono 4,7 per EPz↑ e -2,0 per EPz↓. Valori al di sopra o al di sotto di questi limiti indicano WAF EPz estremamente anomali, capaci di modificare le condizioni termodinamiche esistenti: possono provocare un SSW nella stratosfera o penetrare fino alla troposfera. In media, ogni stagione NDJF si sono verificati circa 11 giorni con valori estremamente anomali di EPze↑, anche se in alcuni anni non si sono registrati tali valori, o solo per 1-2 giorni per stagione (ad esempio, 1987-1988, 1996-1997, 1999-2000, 2003-2004 e 2004-2005). Per EPze↓, la media stagionale è stata di 9 giorni, ma in diversi anni i WAF non hanno raggiunto valori estremamente elevati (ad esempio, 1998-1999, 2008-2009). Altri anni hanno avuto 20 o più giorni con valori estremi di EPze↓ (ad esempio, 1994-1995, 1995-1996, 2013-2014). La variabilità interannuale del numero di giorni, per EPze↑ e EPze↓ separatamente, è mostrata nella Figura 2a. Durante la stagione NDJF, EPze↑ ha registrato due picchi di frequenza (Figura 2b): un picco minore all’inizio di gennaio e un picco maggiore alla fine di gennaio-inizio febbraio. Questi picchi indicano la più alta probabilità di un alto EPze anomalo durante la NDJF, con il momento più probabile per l’occorrenza di un SSW. Le frequenze di EPze↑ e EPze↓ sono state quasi simultanee.

Spiegazione della Tabella 1

La Tabella 1 organizza i dati sui WAF EPzm, indicando l’intensità della propagazione verticale delle onde nella stratosfera, sia in aumento che in diminuzione. Ecco cosa rappresentano le varie colonne:

Mese / Stagione NDJF: Questa colonna elenca i mesi individuali da novembre a febbraio, oltre a un valore complessivo che rappresenta la media per l’intera stagione NDJF.
Media ↑EPzm: Indica il valore medio mensile della componente ascendente dei WAF EPzm. Questi valori riflettono l’intensità media con cui le onde si propagano verso l’alto nella stratosfera durante ogni mese.
Deviazione Standard ↑EPzm: Mostra quanto variamente si distribuiscono i valori mensili della componente ascendente rispetto alla loro media, fornendo una misura della dispersione dei dati.
Massimo Mensile Assoluto ↑EPzm: Rappresenta il valore massimo raggiunto dalla componente ascendente in un dato mese, evidenziando il picco di intensità della propagazione verso l’alto.
Media ↓EPzm: Questa colonna mostra il valore medio mensile della componente discendente dei WAF EPzm, indicando l’intensità media con cui le onde si muovono verso il basso.
Deviazione Standard ↓EPzm: Simile alla colonna per la componente ascendente, questa misura la variabilità dei valori di propagazione discendente rispetto alla loro media.
Minimo Mensile Assoluto ↓EPzm: Indica il valore minimo raggiunto dalla componente discendente in un dato mese, mostrando il punto più basso di intensità della propagazione verso il basso.

Ogni riga fornisce queste statistiche per i mesi specifici e per l’intera stagione, aiutando a comprendere come variano i WAF EPzm durante l’inverno. I valori medi illustrano le tendenze generali, mentre gli estremi (massimi e minimi) offrono insight sugli eventi più significativi, come i riscaldamenti stratosferici maggiori (SSW), che possono avere profondi impatti sul clima e sulla circolazione atmosferica.

la Figura 1, illustra la climatologia dei WAF EPzm (flussi di Eliassen-Palm modificati verticalmente) per il periodo 1981-2020, divisa in due parti principali:

Parte (a): Variabilità Giornaliera di EPzm

Linee colorate: La linea rossa rappresenta la media giornaliera dei flussi ascendenti di EPzm, mostrando un aumento significativo durante i mesi invernali, con un picco in febbraio. La linea blu rappresenta i flussi discendenti, i quali rimangono relativamente bassi e stabili per tutto il periodo considerato.
Regioni ombreggiate: Le fasce colorate attorno alle linee indicano le deviazioni standard dei valori giornalieri rispetto alla media. Queste aree ombreggiate dimostrano la variabilità giornaliera, fornendo un’idea della fluttuazione dei valori di EPzm al di sopra e al di sotto della media.

Parte (b): Valori Medi Stagionali e Estremi di EPzm

Barre verticali: Le barre rosse e blu illustrano i valori medi stagionali di NDJF per i flussi ascendenti e discendenti di EPzm, rispettivamente. Questo permette di vedere come i valori medi cambiano di anno in anno, evidenziando anni con attività straordinaria o insolitamente bassa.
Linee continue: Le linee rosse e blu tracciano gli estremi stagionali (massimi e minimi) di ogni anno, mostrando la portata massima e minima dei flussi di EPzm durante la stagione NDJF. Queste linee sono utili per identificare gli anni con eventi estremi di flussi ascendenti o discendenti.
Linee tratteggiate orizzontali: Queste rappresentano i percentili 90° e 10° per i flussi verso l’alto e verso il basso, fornendo un riferimento per definire cosa si considera un valore estremamente alto o basso per i flussi di EPzm.

In sintesi, la Figura 1 fornisce una panoramica completa della dinamica stagionale e interannuale dei flussi di EPzm, evidenziando sia la variabilità giornaliera che quella stagionale. Le informazioni visive aiutano a capire meglio come i flussi di EPzm influenzano la stratosfera durante la stagione invernale, offrendo spunti significativi sull’attività delle onde planetarie e sul loro impatto potenziale sui modelli climatici globali.

La Figura 2 illustra la distribuzione e la frequenza degli eventi estremi di flusso di Eliassen-Palm (EPze) durante la stagione NDJF (novembre a febbraio) per gli anni 1981-2020. Questa analisi è suddivisa in due parti principali che esaminano la variabilità sia interannuale che intra-stagionale di questi eventi.

Parte (a): Variabilità Interannuale

Barre Colorate: Le barre rosse mostrano il numero totale di giorni all’anno con eventi estremi ascendenti di EPze, mentre le barre blu rappresentano i giorni con eventi estremi discendenti. L’istogramma permette di osservare chiaramente come il numero di questi eventi estremi vari significativamente di anno in anno, evidenziando periodi con maggiore o minore attività.
Assi: L’asse verticale conta il numero di giorni con eventi estremi, mentre l’asse orizzontale elenca gli anni da 1981 a 2020, offrendo una visione di lungo termine sulla frequenza di tali eventi.

Parte (b): Variabilità Intra-stagionale

Linee Giornaliere e Medie Mobili: Le linee grigie tratteggiate (ascendenti) e solide (discendenti) tracciano la variazione giornaliera del numero di giorni con eventi estremi. Accanto a queste, le linee rosse e blu rappresentano le medie mobili su 5 giorni per i dati ascendenti e discendenti, rispettivamente. Le medie mobili aiutano a lisciare le fluttuazioni giornaliere per evidenziare le tendenze più chiare nel corso della stagione.
Assi: L’asse verticale mostra il numero di giorni con eventi estremi di EPze, mentre l’asse orizzontale presenta i mesi da novembre a marzo, coprendo l’intero periodo NDJF.

Questa figura offre una panoramica dettagliata e a più livelli su come i flussi estremi di EPze si manifestano e cambiano nel tempo, sottolineando sia le tendenze annuali sia quelle stagionali. Tali informazioni sono essenziali per comprendere meglio la dinamica stratosferica e i suoi possibili impatti sul clima globale.

3.2 Tendenze dei WAF EPz negli Ultimi 40 Anni

L’analisi delle tendenze nella variabilità dei flussi di Eliassen-Palm modificati verticalmente (EPzm) è stata effettuata utilizzando dati mediati sia su base mensile che stagionale (NDJF). Secondo il test di Mann-Kendall, non sono stati identificati cambiamenti statisticamente significativi nel periodo dal 1981 al 2020. Tuttavia, il test ha rilevato una lieve tendenza positiva nei valori di EPzm ascendenti, mentre per i valori di EPzm discendenti si è osservata una modesta diminuzione.

In particolare, l’intensità di EPzm ascendente ha mostrato il maggiore aumento in gennaio, mentre per dicembre e febbraio si sono registrati leggeri decrementi. Al contrario, i valori di EPzm discendente hanno evidenziato una tendenza generale al calo in tutti i mesi ad eccezione di febbraio.

Ulteriori analisi sulla variazione del numero di giorni con eventi estremi di EPze hanno indicato un incremento quasi trascurabile nel numero di giorni con eventi estremi ascendenti, con un lieve aumento del massimo stagionale assoluto di EPzm ascendente per decade. D’altra parte, il numero di giorni con eventi estremi discendenti ha mostrato una diminuzione più marcata, sebbene non si siano osservati cambiamenti nel valore minimo stagionale assoluto di EPzm discendente.

In conclusione, i risultati indicano che non ci sono stati cambiamenti significativi né nell’intensità dei flussi di onde ascendenti né discendenti negli ultimi 40 anni. Anche le variazioni nei flussi anomali estremi sono state minime, suggerendo una relativa stabilità in questi parametri atmosferici nel periodo considerato.

3.3 Relazioni Statistiche tra l’Intensità dei WAF EPzm e le Anomalie della Temperatura Stratosferica

Le interazioni tra l’intensità dei WAF EPzm ascendenti e le anomalie della temperatura media zonale stratosferica, specificamente al livello dei 10 hPa e concentrandosi sull’area del cappuccio polare tra 60° e 90° N, sono state analizzate utilizzando serie temporali giornaliere per ogni stagione NDJF dal 1981 al 2020. Per determinare le anomalie di temperatura, abbiamo sottratto la media a lungo termine (1979-2020) dai dati giornalieri. Per esaminare le relazioni temporali tra questi due parametri, abbiamo applicato un’analisi di cross-correlazione con ritardi temporali, adeguando le serie temporali di conseguenza.

L’analisi ha rivelato una forte coincidenza tra l’aumento di EPzm e le variazioni di temperatura, con un ritardo medio di circa 2,8 giorni, variando da un minimo di un giorno a un massimo di sette giorni. Questo ritardo indica che, in media, la temperatura stratosferica tende ad aumentare quasi tre giorni dopo un incremento dei WAF EPzm ascendenti. Il coefficiente di correlazione di Pearson, calcolato annualmente, ha mostrato una gamma da 0,08 a 0,84, come illustrato nella Figura 3a. È importante notare che in circa il 17% degli anni il coefficiente r era inferiore a 0,5, indicando una correlazione non sempre forte.

Un’analisi più dettagliata del periodo NDJF 1996-1997, che si è distinto per avere la stratosfera più fredda del periodo analizzato (con un’anomalia di -4,4 K), ha evidenziato che solo in questa stagione il livello di significatività è sceso sotto il 95%, con un r valore di 0,18. Anche la stagione 2004-2005 ha mostrato una correlazione debole, ma statisticamente significativa, con un r simile e un’anomalia di temperatura di -1,5 K.

In conclusione, l’analisi ha evidenziato che le condizioni iniziali di temperatura della stratosfera influenzano significativamente la relazione tra i WAF EPzm e le variazioni di temperatura, specialmente durante le stagioni più fredde, suggerendo un ruolo cruciale della condizione iniziale della stratosfera nell’evoluzione degli eventi di riscaldamento stratosferico improvviso (SSW).

Quando la temperatura nella stratosfera rimane significativamente bassa per un periodo esteso (oltre 30 giorni), di solito sono necessari almeno due impulsi di EPze ascendente in un breve lasso di tempo (due settimane o meno) per elevare notevolmente le temperature polari. È degno di nota che le anomalie di temperatura negative al livello di 10 hPa sono diventate più frequenti negli ultimi decenni, mostrando una tendenza statisticamente significativa di -0,07 gradi per stagione NDJF dal 1981 al 2020. Questi risultati sono in linea con altre ricerche [56,57], che hanno documentato un raffreddamento della stratosfera negli ultimi decenni. Ad esempio, nello studio di Steiner et al. [56], che ha integrato dati da satelliti operativi, radiosonde, lidar e dati RO, è stato evidenziato un marcato raffreddamento della stratosfera di circa 1–3 K tra il 1979 e il 2018. La tendenza osservata in questo studio rientra all’interno di questo intervallo.

Con la stratosfera in raffreddamento, è probabile che in futuro siano necessari più impulsi intensi di EPze per innescare l’evoluzione delle anomalie stratosferiche. Un esempio significativo è stato l’ultimo grande riscaldamento stratosferico improvviso (SSW), registrato l’11 febbraio 2018. La stagione NDJF 2017-2018 è stata caratterizzata da una stratosfera particolarmente fredda, e il SSW si è manifestato solo dopo il quarto impulso di EPze ascendente, come illustrato nella Figura 4. Situazioni simili si sono verificate prima dei grandi SSW nel 2016 e nel 2008.

Relazione tra l’intensità dei flussi di EPzm ascendenti e le anomalie della temperatura stratosferica polare nel 2017-2018

Il coefficiente di correlazione tra l’intensità dei flussi di EPzm ascendenti e l’anomalia della temperatura nella calotta polare stratosferica nel periodo 2017-2018 era di 0,73. Dalle osservazioni riportate nella Figura 4, si nota che i primi tre impulsi di EPze ascendente hanno incrementato le temperature polari, ma non abbastanza da innescare un evento di riscaldamento stratosferico improvviso (SSW). Dopo i primi due impulsi di EPze ascendente, le temperature sono ritornate ai livelli precedenti, suggerendo che l’influenza accumulativa degli EPze ascendenti non è del tutto evidente. Il SSW maggiore è stato registrato solo dopo l’ultimo impulso di EPze ascendente, avvenuto l’11 febbraio 2018, con un EPz ascendente di 11,3 m²/s², rappresentando il picco massimo di EPz ascendente negli ultimi quattro decenni. In pochi giorni, la temperatura stratosferica è aumentata di oltre 20 K e si è verificato un’inversione dei venti occidentali.

È importante notare che significativi flussi di EPze discendente sono stati registrati solo dopo il secondo e il terzo impulso di EPze ascendente, e non sono stati osservati flussi discendenti dopo l’ultimo impulso ascendente. Ricerche precedenti hanno classificato gli stati stratosferici in riflettenti e non riflettenti. Nello stato riflettente, il flusso di onde atmosferiche (WAF) viene riflesso verso il basso fino alla troposfera, influenzando la struttura delle onde planetarie troposferiche, mentre nello stato non riflettente, il WAF rimane intrappolato nella stratosfera.

I flussi significativi di EPze discendente osservati il 20 gennaio e il 2 febbraio 2018 sono tracciabili fino alla troposfera, mentre durante e dopo il SSW non sono stati rilevati flussi discendenti. Questo fenomeno non è unico ma richiede ulteriori studi, in particolare per affrontare le dinamiche delle interazioni tra la stratosfera e la troposfera. Il confronto tra diversi parametri che descrivono la propagazione discendente del WAF ha mostrato che sia l’indice di riflessione delle onde che i flussi di EPze discendente sono correlati con la riflessione delle onde WN1 e WN2 nella stratosfera superiore, quando il vento zonale medio è notevolmente indebolito.

Figura 3: Analisi del Coefficiente di Correlazione tra EPzm Ascendente e Temperatura Stratosferica

Parte (a): Grafico di Dispersione con Linea di Regressione

Asse X (Anomalie di Temperatura): Questo asse mostra le anomalie di temperatura (in Kelvin) misurate a 10 hPa per la regione polare tra 60° e 90° N durante la stagione NDJF di ogni anno.
Asse Y (Coefficiente di Correlazione di Pearson): Rappresenta la forza e la direzione della correlazione lineare tra l’intensità dei flussi di EPzm a 30 km e la temperatura nella calotta polare stratosferica.
Punti nel Grafico: Ogni punto nero rappresenta un anno specifico, illustrando la relazione tra l’anomalia di temperatura e il coefficiente di correlazione per quel particolare anno.
Linea di Regressione: La linea blu traccia la tendenza generale nei dati, indicando una relazione positiva: man mano che le anomalie di temperatura aumentano, anche il coefficiente di correlazione tende ad aumentare. L’equazione della regressione e il valore R² sono mostrati per quantificare questa relazione.

Parte (b): Istogramma della Distribuzione dei Coefficienti di Correlazione

Asse X (Intervalli di Anomalia di Temperatura): Le categorie su questo asse rappresentano intervalli di anomalie di temperatura a 10 hPa nella calotta polare, che vanno da -5 K a +6 K.
Asse Y (Coefficiente di Correlazione Medio): Questo asse misura il coefficiente di correlazione medio di Pearson calcolato per ogni intervallo di temperatura, mostrando come il grado di correlazione varia con differenti condizioni termiche stratosferiche.
Barre: Ogni barra rappresenta il valore medio del coefficiente di correlazione per il rispettivo intervallo di temperatura, evidenziando un incremento graduale del coefficiente di correlazione con l’aumentare delle anomalie di temperatura. Ciò suggerisce una possibile relazione più forte e consistente nei periodi con maggiori anomalie termiche.

In sintesi, la Figura 3 fornisce una chiara visualizzazione di come le variazioni nella temperatura stratosferica influenzano la correlazione con i flussi di EPzm ascendenti. Attraverso un’analisi dettagliata per diversi anni e differenti condizioni termiche, si evidenzia un pattern di correlazione che potrebbe essere cruciale per comprendere meglio la dinamica stratosferica e le sue implicazioni climatiche.

La Figura 4, illustra i dati relativi ai flussi di EPzm ascendenti e discendenti e alle anomalie della temperatura della calotta polare stratosferica durante la stagione NDJF del 2018, anno in cui si è verificato un significativo riscaldamento stratosferico improvviso (SSW).

Spiegazione della Figura 4

Dinamiche dei Flussi di EPzm

Linee tratteggiate rosse e blu: Queste linee indicano rispettivamente i flussi di EPzm ascendenti e discendenti. La linea rossa mostra i flussi di energia verso l’alto nella stratosfera, mentre la linea blu rappresenta i flussi di energia verso il basso.
Linee tratteggiate orizzontali: Queste rappresentano i percentili 90° e 10° dei flussi di EPzm, fungendo da indicatori per flussi eccezionalmente alti o bassi. La linea superiore mostra il limite per i flussi ascendenti eccezionalmente alti, mentre quella inferiore indica il limite per i flussi discendenti eccezionalmente bassi.

Anomalie di Temperatura

Linea gialla continua: Mostra le anomalie della temperatura della calotta polare stratosferica. Un aumento in questa linea, come osservato verso la fine di gennaio e l’inizio di febbraio, suggerisce un incremento delle temperature stratosferiche, tipico degli eventi di riscaldamento stratosferico improvviso.

Osservazioni Chiave

Durante il periodo osservato, si notano picchi nei flussi di EPzm ascendenti che coincidono con aumenti significativi delle temperature stratosferiche, segnalando potenzialmente il contributo di questi flussi energetici al riscaldamento stratosferico osservato.
L’assenza di intensi flussi discendenti durante e dopo il picco di temperatura stratosferica potrebbe indicare che il riscaldamento ha modificato la normale dinamica dei flussi energetici verso il basso o che le condizioni del SSW hanno alterato significativamente i flussi discendenti.

Questa visualizzazione fornisce una chiara rappresentazione dell’interazione tra i flussi di EPzm e le temperature stratosferiche durante un evento di SSW, evidenziando come intensi flussi ascendenti possano essere correlati a significativi aumenti di temperatura e come il comportamento dei flussi discendenti possa essere influenzato da tali eventi. Questa analisi offre spunti preziosi sulle dinamiche stratosferiche che possono avere implicazioni per la comprensione dei cambiamenti climatici e dei fenomeni meteorologici estremi.

la Figura 5, illustra l’andamento del flusso di Eliassen-Palm (EPz) attraverso sezioni trasversali di longitudine e altezza in momenti chiave attorno a un significativo evento di riscaldamento stratosferico improvviso (SSW) nel 2018.

Descrizione dettagliata della Figura 5:

Contesto Generale:

La figura presenta una serie di grafici che mappano il flusso di EPz a vari stadi durante l’evento di SSW del 2018, mediate a una latitudine di 62.5° N. Ogni pannello, da (a) a (f), rappresenta le condizioni di EPz in diversi giorni specifici, visualizzando l’intensità e la distribuzione dei flussi verticali di energia atmosferica a diverse altitudini.

Pannelli Specifici:

Pannello (a) – 18 Gennaio 2018: Illustra i flussi di EPz prima del SSW, mostrando una fase iniziale dove i flussi potrebbero iniziare a influenzare le condizioni stratosferiche.
Pannello (b) – 20 Gennaio 2018: Fornisce un’ulteriore visualizzazione di EPz poco prima del SSW, con una continuazione o modifica dei flussi rilevati nel pannello precedente.
Pannello (c) – 29 Gennaio 2018: Continua a tracciare l’evoluzione di EPz nei giorni che precedono l’SSW, evidenziando cambiamenti o stabilità nei pattern di flusso.
Pannello (d) – 2 Febbraio 2018: Mostra le condizioni immediate prima del SSW, essenziali per comprendere le dinamiche finali che contribuiscono all’evento di riscaldamento.
Pannello (e) – 11 Febbraio 2018: Ritrae il climax dell’SSW, quando i flussi di EPz sono al loro picco di intensità, riflettendo direttamente sull’evento di riscaldamento massimo.
Pannello (f) – 17 Febbraio 2018: Presenta le condizioni di EPz subito dopo l’SSW, utili per analizzare la risposta della stratosfera all’evento di riscaldamento e come i flussi di EPz si adattano o cambiano in risposta.

Interpretazione:

I grafici evidenziano come il flusso di EPz varia notevolmente per posizione e intensità durante il periodo di osservazione. Le aree rosse segnalano zone di intensi flussi ascendenti, cruciali per il riscaldamento della stratosfera, mentre le zone blu indicano aree di minor attività o flussi discendenti. Queste mappe forniscono una visione dettagliata di come i movimenti verticali di energia e momento possano influenzare la temperatura e i venti stratosferici, offrendo spunti preziosi sulle dinamiche atmosferiche durante un evento meteorologico significativo come il SSW.

3.4 Caratteristiche Geografiche degli EPzm

I flussi di Eliassen-Palm (WAF) che si propagano verso l’alto e verso il basso mostrano diversi modelli spaziali, definiti “zone di influenza”. Una classificazione aggiuntiva è stata effettuata utilizzando esclusivamente i valori di EPze, particolarmente significativi nelle interazioni “troposfera-stratosfera-troposfera”. La nostra analisi ha rivelato che il 59% dei casi di EPze ascendente è stato identificato nella regione asiatica, il 26% in quella europea e soltanto il 15% nelle regioni del Nord America e Atlantico Nord, come illustrato nelle Figure 6a–c. I flussi di EPze discendente si verificano principalmente (69%) sul Nord America e sull’Atlantico Nord, in particolare sulla regione canadese-groenlandese, e nel 18% dei casi sulla regione europea, mentre solo raramente (13%) nella regione asiatica, come mostrato nelle Figure 6d–f.

Questi risultati confermano quanto già osservato da Ke e Wen; Zyulyaeva e Zhadin; Ke et al.; e Jadin [34–36,59], i quali hanno evidenziato come i flussi di onde ascendenti e discendenti abbiano aree di manifestazione proprie. La propagazione ascendente si verifica principalmente sopra l’Eurasia settentrionale, mentre i flussi discendenti sono tipicamente localizzati sopra il Nord America e la regione dell’Atlantico Nord. Questo schema è stato definito come “ponte stratosferico delle onde” e la zona di propagazione discendente è stata descritta come un “buco delle onde stratosferiche”, un’area dove l’energia delle onde dalla stratosfera può potenzialmente penetrare nella troposfera. I massimi e i minimi stagionali assoluti di EPzm sono stati utilizzati per illustrare queste caratteristiche distintive.

Le mappe nella Figura 6 rappresentano i pattern spaziali più comuni dei flussi estremi di WAF, sia ascendenti che discendenti. Il cosiddetto “ponte stratosferico”, che si forma dalla riflessione di un pacchetto d’onde che si propaga zonalmente, è visibile nelle Figure 6d–f. Queste immagini evidenziano come le posizioni degli EPz estremi varino notevolmente da una stagione all’altra, suggerendo che questi pattern potrebbero essere indicatori chiave per affinare le previsioni meteorologiche regionali a lungo termine degli eventi meteo estremi.

la Figura 6 mostra i modelli spaziali dominanti dei flussi di Eliassen-Palm modificati verticalmente (EPzm), sia ascendenti che discendenti, nell’emisfero settentrionale durante il periodo 1981–2020.

Descrizione Generale della Figura 6:

La Figura 6 visualizza i modelli spaziali dei flussi di EPzm a un’altezza di 30 km, distribuiti tra le latitudini 30° e 90° N. I pannelli sono organizzati per mostrare sia i flussi ascendenti che quelli discendenti in diverse regioni geografiche.

Dettagli dei Pannelli:

Pannelli (a), (b), e (c) – Flussi Ascendenti:
- Pannello (a) – Asia: Mostra una forte concentrazione di flussi ascendenti sopra l’Asia, rappresentati da intense colorazioni rosse.
- Pannello (b) – Europa: Analogamente al pannello (a), evidenzia flussi ascendenti significativi sulla regione europea.
- Pannello (c) – Canada-Groenlandia: Presenta i flussi ascendenti su Canada e Groenlandia, con colorazioni simili ai pannelli precedenti che indicano valori elevati.
Pannelli (d), (e), e (f) – Flussi Discendenti:
- Pannello (d) – Canada-Groenlandia: Contrasta con i pannelli di flusso ascendente, mostrando robusti flussi discendenti con aree di colore blu.
- Pannello (e) – Asia: Illustra una minore attività di flussi discendenti rispetto alle altre regioni, con colorazioni blu meno intense.
- Pannello (f) – Europa: Mostra i flussi discendenti sull’Europa, con un’intensità visiva simile al pannello (e).

Interpretazione e Implicazioni:

La Figura 6 evidenzia una chiara distinzione nei modelli di flusso tra le diverse regioni geografiche, suggerendo che le zone di forte flusso ascendente non coincidono necessariamente con quelle di flusso discendente. Questa differenziazione è cruciale per comprendere come i flussi verticali di energia e momento atmosferico influenzino il clima e i fenomeni meteorologici, in particolare per eventi come il riscaldamento stratosferico improvviso.

Le aree rosse nei primi tre pannelli indicano regioni dove l’energia è trasferita verso l’alto nella stratosfera, potenzialmente influenzando i pattern meteorologici e climatici globali, mentre le aree blu nei pannelli successivi rappresentano zone dove l’energia si muove verso il basso, influenzando diverse dinamiche atmosferiche.

In sintesi, la Figura 6 fornisce una rappresentazione visiva importante delle dinamiche di flusso di EPzm, che può aiutare a migliorare la comprensione delle interazioni tra la troposfera e la stratosfera e le loro implicazioni per i sistemi meteorologici globali.

4. Riassunto e Conclusioni

Questo studio ha esaminato la componente verticale del flusso di Eliassen-Palm (EPzm), che rappresenta un indicatore fondamentale per la propagazione verso l’alto e il basso delle onde su scala planetaria. Questo componente è stato identificato come un possibile precursore degli eventi di riscaldamento stratosferico improvviso (SSW) e delle successive anomalie nella troposfera. I risultati ottenuti dalla prima parte dell’analisi indicano che i valori medi di EPz, calcolati su lunghi periodi, possono occultare informazioni preziose. Tale osservazione potrebbe estendersi anche alla media spaziale su vaste fasce latitudinali o addirittura sull’intero emisfero nord. Di conseguenza, lo studio si è concentrato esclusivamente sull’uso di massimi e minimi giornalieri di EPzm.

L’analisi ha dimostrato che i flussi di EPzm si intensificano durante l’inverno, registrando i valori più anomali nella seconda metà della stagione fredda, con picchi significativi intorno al 4 febbraio per i flussi ascendenti e l’11 febbraio per quelli discendenti. Questi picchi corrispondono strettamente ai picchi di ricorrenza degli EPze. Un picco minore è stato osservato all’inizio di gennaio e un picco maggiore tra la fine di gennaio e l’inizio di febbraio.

È stato inoltre notato che dopo un forte EPz ascendente, tipicamente superiore a 4,7 m²/s², si può generalmente prevedere un EPz discendente più intenso. Il lasso di tempo tra i flussi ascendenti e discendenti è di soli pochi giorni. Inoltre, un EPz anomalo e forte mostra una significativa estensione verticale. Durante gli episodi estremi, i flussi di EPz ascendente sono stati rilevati nella troposfera alcuni giorni prima del massimo stratosferico e, successivamente, il flusso discendente è stato tracciato fino alla tropopausa nei giorni seguenti. Questi risultati confermano che l’ampiezza di EPz è un aspetto cruciale che determina l’estensione della propagazione verticale e può innescare cambiamenti nelle caratteristiche termodinamiche, influenzando sia la stratosfera che la troposfera.

Le relazioni statistiche tra il flusso di Eliassen-Palm modificato verso l’alto (EPzm) e le anomalie della temperatura stratosferica sono state valutate, evidenziando una notevole coincidenza tra questi due parametri con un ritardo medio di 2,8 giorni. Si è osservato che le correlazioni più deboli tra l’EPzm ascendente e le temperature stratosferiche si verificano durante le stagioni NDJF in cui la stratosfera è insolitamente fredda. Questo suggerisce che lo stato generale della stratosfera è un fattore importante. Se l’EPzm ascendente è debole nei mesi di novembre e dicembre, la temperatura della stratosfera può diminuire a tal punto che sono necessari due o più forti impulsi di EPze ascendente, a intervalli brevi (meno di due settimane), per innescare un riscaldamento stratosferico improvviso (SSW), come osservato prima del SSW del 2018. In conclusione, non tutti gli EPze possono causare un SSW, ma ogni EPze influisce in qualche modo sulle fluttuazioni della temperatura stratosferica.

Per quanto riguarda l’impatto della stratosfera sulla troposfera, un aspetto cruciale dei flussi d’onda è la loro propagazione verso il basso. Sembra che l’EPzm discendente sia legato alla riflessione delle onde WN1 e WN2 nella stratosfera superiore. Uno studio [18] ha dimostrato che le onde riflesse verso il basso erano responsabili della formazione di una profonda depressione meteorologica sull’Eurasia, causando condizioni di freddo estremo a metà gennaio 2013. L’indice di riflessione delle onde utilizzato nello studio corrisponde bene all’EPze discendente presentato in questo lavoro, rendendo gli eventi estremi più prevedibili. Tuttavia, rimane incerto quale regione possa essere effettivamente influenzata. Inoltre, l’analisi del SSW del 2018 ha rivelato che, anche dopo un importante SSW, l’EPzm discendente non era sufficientemente intenso, un aspetto che merita maggiore attenzione in futuro.

Caratteristiche Importanti dei WAF e il Modello Spaziale di EPzm

Un aspetto fondamentale dei flussi di Eliassen-Palm (WAF) è il modello spaziale dominante di EPzm. I WAF che si propagano verso l’alto e verso il basso influenzano differenti “aree di influenza”. Tipicamente, gli EPze ascendenti si osservano prevalentemente nella regione asiatica, mentre quelli discendenti sono più evidenti nella regione Nord America-Atlantico Nord (NANA). Questo fenomeno, noto come “ponte stratosferico”, è stato descritto in precedenti studi. Tuttavia, il comportamento del “ponte stratosferico” non è costante e può variare annualmente; in alcuni anni il fenomeno si manifesta tra Asia e Europa, e in altri in direzione opposta, escludendo la regione NANA. È necessaria ulteriore ricerca per valutare se queste variazioni abbiano un impatto significativo sulle anomalie meteorologiche a livello di superficie, dato che la posizione e l’intensità dei flussi riflessi verso il basso potrebbero essere determinanti per la localizzazione e l’intensità delle anomalie nella troposfera.

Inoltre, nonostante i rapidi cambiamenti climatici degli ultimi decenni, lo studio non ha rilevato variazioni statisticamente significative nella durata o nell’intensità di EPzm. Questo suggerisce che l’energia dei flussi d’onda di tipo WN1 e WN2 potrebbe continuare ad influenzare la stratosfera e i suoi processi termodinamici in modo simile anche in futuro. Resta da determinare in che misura i segnali provenienti dalla stratosfera potranno influenzare il regime meteorologico della troposfera, considerando anche le trasformazioni dello stato della troposfera stessa.

Comprendere meglio questi fenomeni è essenziale per approfondire la nostra conoscenza dell’importanza degli EPze nella formazione di anomalie termiche a livello di superficie, offrendo spunti preziosi per prevedere e gestire eventi meteorologici estremi.

Abbrevazzioni

↑EPzm: Valore massimo della componente verticale ascendente del flusso di attività delle onde di Eliassen-Palm.
↓EPzm: Valore minimo della componente verticale discendente del flusso di attività delle onde di Eliassen-Palm.
↑EPze: 90° percentile del valore massimo della componente verticale ascendente del flusso di attività delle onde di Eliassen-Palm.
↓EPze: 10° percentile del valore minimo della componente verticale discendente del flusso di attività delle onde di Eliassen-Palm.

https://www.mdpi.com/2225-1154/9/8/124

DiAlessandro