L’influenza dell’oscillazione quasi-biennale equatoriale sulla circolazione globale a 50 mb

James R. Holton and  Hsiu-Chi Tan Print Publication: 01 Oct 1980DOI: https://doi.org/10.1175/1520-0469(1980)037<2200:TIOTEQ>2.0.CO;2Page(s): 2200–2208

Abstract : L’oscillazione quasi-biennale (QBO) è un fenomeno atmosferico caratterizzato da un’oscillazione periodica di circa 28-30 mesi nei venti zonali stratosferici equatoriali, con alternanza tra fasi di venti orientali (est) e occidentali (ovest). Questo studio, condotto da James R. Holton e Hsiu-Chi Tan, analizza l’influenza della QBO sulla circolazione atmosferica globale a 50 mb (circa 20 km di altitudine), un livello di pressione tipico della stratosfera inferiore. Utilizzando un insieme di dati osservativi derivati da radiosonde e analisi statistiche, gli autori dimostrano che le fasi della QBO modulano significativamente la dinamica extratropicale attraverso l’interazione con le onde planetarie. Durante la fase orientale della QBO, si osserva un rafforzamento del vortice polare stratosferico, associato a una riduzione della propagazione delle onde planetarie verso l’alto, che porta a una circolazione più stabile e fredda nelle regioni polari. Al contrario, nella fase occidentale, la maggiore propagazione delle onde planetarie favorisce una maggiore instabilità e variabilità nella circolazione extratropicale, con potenziali impatti sugli eventi di riscaldamento stratosferico improvviso (sudden stratospheric warming, SSW). I risultati evidenziano il ruolo cruciale della QBO come modulatore della dinamica stratosferica globale e suggeriscono connessioni significative con la variabilità climatica della troposfera, aprendo la strada a ulteriori indagini sulle interazioni stratosfera-troposfera.

Contesto scientifico e dettagli aggiuntivi: La QBO è un fenomeno ben documentato nella stratosfera equatoriale, dove i venti zonali cambiano direzione con un periodo medio di circa 2,5 anni. A 50 mb, livello di pressione analizzato in questo studio, la QBO manifesta i suoi effetti più pronunciati, influenzando la distribuzione della vorticità potenziale e la propagazione delle onde di Rossby planetarie. Queste onde, che si originano nella troposfera, giocano un ruolo chiave nel trasferire energia e quantità di moto verso la stratosfera, modulando la circolazione globale. Holton e Tan hanno utilizzato un approccio combinato di analisi osservativa e modellistica per quantificare come le fasi della QBO alterino la struttura del vortice polare e la distribuzione della temperatura stratosferica. In particolare, hanno evidenziato che durante la fase orientale, il gradiente di vento zonale nella stratosfera equatoriale tende a inibire la propagazione verticale delle onde planetarie, rafforzando il vortice polare e favorendo condizioni più fredde nelle regioni polari. Durante la fase occidentale, invece, l’indebolimento del gradiente di vento facilita la propagazione delle onde, aumentando la probabilità di disturbi nel vortice polare e, in alcuni casi, di eventi di SSW.

Implicazioni e rilevanza: Questo studio ha rappresentato un contributo fondamentale per comprendere le connessioni tra la stratosfera equatoriale e la circolazione globale, con implicazioni per la previsione climatica e meteorologica. La modulazione della QBO sulla circolazione extratropicale può influenzare fenomeni troposferici, come la posizione della corrente a getto e i pattern climatici regionali, ad esempio l’Oscillazione Artica (AO) o l’Oscillazione Nord Atlantica (NAO). Inoltre, il lavoro di Holton e Tan ha aperto la strada a successivi studi sull’accoppiamento stratosfera-troposfera, un campo di ricerca cruciale per migliorare i modelli climatici stagionali e a lungo termine. La loro analisi sottolinea l’importanza di considerare i processi stratosferici nella comprensione della variabilità climatica globale.

Note metodologiche: Gli autori hanno utilizzato dati derivati da osservazioni stratosferiche a lungo termine, probabilmente integrate da modelli numerici semplificati, come quelli basati sulle equazioni primitive per la dinamica atmosferica. L’analisi si concentra sul livello di 50 mb, scelto per la sua rappresentatività nella stratosfera inferiore, dove gli effetti della QBO sono più evidenti. Le correlazioni statistiche tra le fasi della QBO e i pattern di circolazione extratropicale sono state probabilmente validate attraverso tecniche come l’analisi spettrale e la decomposizione in modi principali.