Una Climatologia dei Blocchi dell’Emisfero Nord

In questo studio, è presentata una climatologia di 55 anni (1948–2002) relativa ai blocchi atmosferici dell’Emisfero Nord. Sono stati rivisti gli indici di blocco tradizionali e le metodologie, introducendo un nuovo metodo per il rilevamento dei flussi bloccati. Questo algoritmo non solo identifica i flussi bloccati ma fornisce anche dettagli migliorati sui parametri di blocco, quali la posizione del centro di blocco, l’intensità e l’estensione. È stata inoltre sviluppata una procedura di tracciamento che monitora simultaneamente l’evoluzione individuale dei flussi bloccati e identifica pattern di blocco persistenti in modo coerente.

Grazie a questo metodo, è stata ottenuta la climatologia di blocco più estesa mai conosciuta per l’Emisfero Nord, che è stata confrontata con studi precedenti. È stata introdotta una nuova classificazione regionale in quattro settori di blocco indipendenti, basata sulle regioni in cui tradizionalmente si formano i blocchi in base alla stagionalità: Atlantico (ATL), Europa (EUR), Pacifico occidentale (WPA) e Pacifico orientale (EPA). Sono state analizzate le caratteristiche dei blocchi a livello globale e regionale, esaminandone la variabilità da un punto di vista stagionale a quello interdecennale.

A livello globale, la serie storica di blocchi nell’Emisfero Nord ha mostrato una tendenza verso eventi meno intensi e meno persistenti, con variazioni regionali che includono un aumento della frequenza dei blocchi nel settore del Pacifico occidentale (WPA) e una diminuzione in quelli dell’Atlantico (ATL) e dell’Europa (EUR). L’analisi ha anche esplorato l’influenza dei pattern di teleconnessione (TCP) sui parametri di blocco, rivelando un impatto sostanzialmente limitato al periodo invernale, ad eccezione del settore WPA. Inoltre, si è osservato che i parametri di blocco regionali, come la frequenza e la durata, sono influenzati dai TCP regionali, confermando la validità della classificazione regionale proposta. L’impatto dell’ENSO sulla variabilità dei blocchi è evidente in termini di intensità e localizzazione preferenziale, ma non quanto alla frequenza. Infine, è stata evidenziata una connessione dinamica tra l’occorrenza dei blocchi e i TCP regionali attraverso il modello concettuale di Charney e DeVore. L’evidenza osservativa di un collegamento dinamico, manifestato dal contrasto “oceano caldo/terra fredda”, favorisce l’occorrenza di blocchi in inverno. Tuttavia, nel settore del Pacifico occidentale, il modello concettuale non trova coerenza, suggerendo che in questa area operino meccanismi di blocco differenti.

1. Introduzione

Negli ultimi decenni, numerosi studi hanno implementato criteri soggettivi per identificare i blocchi atmosferici, basandosi su osservazioni della superficie e della media troposfera delle configurazioni di flusso tipiche dei blocchi. Seguendo il criterio originale di Rex del 1950, un evento di blocco viene definito attraverso un regime di flusso diviso nella media troposfera, caratterizzato da un doppio getto esteso per oltre 45° in longitudine e persistente per più di 10 giorni (Fig. 1). Successivamente, sono state introdotte modifiche a questa definizione, riducendo i requisiti di durata o estensione (Treidl et al. 1981) e aggiungendo nuove limitazioni latitudinali (White e Clark 1975) per escludere gli anticicloni subtropicali semipermanenti.

In tempi più recenti, sono stati proposti diversi criteri per identificare in maniera oggettiva i flussi atmosferici bloccati. Questi includono l’utilizzo di indici di flusso zonale, calcolati dai gradienti di altezza meridionali nella media troposfera (Lejenäs e Øakland 1983, Tibaldi e Molteni 1990; Tibaldi et al. 1997; Trigo et al. 2004), nonché l’identificazione di eventi di blocco attraverso anomalie di altezza positive nella media troposferica che persistono per diversi giorni (Charney et al. 1981; Dole e Gordon 1983) o attraverso indici normalizzati basati su proiezioni giornaliere di altezza rispetto ai modelli medi di blocco (Liu 1994; Renwick e Wallace 1996). Le metodologie più recenti uniscono i criteri soggettivi e oggettivi tradizionali, come quelli adottati da Lupo e Smith nel 1995 e da Wiedenmann et al. nel 2002, o incorporano misure derivate dalle proprietà dinamiche correlate ai modelli di blocco, come il gradiente di temperatura potenziale meridionale su una superficie di vorticità potenziale rappresentativa della tropopausa (Pelly e Hoskins 2003), o le anomalie negative di vorticità potenziale integrata verticalmente nello strato tra 500 e 150 hPa (Schwierz et al. 2004).

Di conseguenza, sono stati condotti numerosi studi a lungo termine sugli eventi di blocco dell’Emisfero Nord, tra cui quelli di Rex (1950), LO83, Dole e Gordon (1983), TM90, Tibaldi et al. (1994), LS95 e WI02. Tuttavia, molti di questi studi erano limitati a specifiche regioni o a singole stagioni. Inoltre, la descrizione tradizionale dei blocchi nell’Emisfero Nord si è concentrata su frequenza, durata e aree di frequente occorrenza, trascurando altri aspetti come il luogo di origine, l’intensità e le dimensioni del blocco.

D’altro canto, sono pochi gli studi che esplorano la variabilità dei blocchi a lungo termine, specialmente su scale interdecadali, come quelli di Chen e Yoon (2002). Alcuni ricercatori hanno evidenziato come l’occorrenza dei blocchi possa essere influenzata da pattern su larga scala dell’Emisfero Nord, come l’Oscillazione Nord Atlantica (Shabbar et al. 2001). La correlazione tra i blocchi e l’El Niño-Oscillazione Meridionale (ENSO) è stata oggetto di ampio dibattito (Renwick e Wallace 1996; Watson e Colucci 2002; Mokhov e Tikhonova 2000; WI02). Tuttavia, questa associazione è stata generalmente limitata a specifiche regioni o stagioni e la variabilità associata all’ENSO non è stata definitivamente confermata.Questo studio si prefigge tre obiettivi principali: (i) sviluppare una metodologia automatizzata e oggettiva per la completa caratterizzazione dei flussi bloccati individuali, insieme a un algoritmo di tracciamento per riconoscere schemi di blocco persistenti; (ii) creare la cronologia più estesa di eventi di blocco nell’Emisfero Nord, fornendo dati dettagliati per una climatologia a lungo termine affidabile; e (iii) analizzare la variabilità dei blocchi climatici, da scale interannuali a interdecadali, e il loro rapporto con i principali schemi di teleconnessione dell’Emisfero Nord (TCP) e con l’ENSO.

La struttura del documento è la seguente: nella sezione 2 sono illustrati i dati e il metodo automatizzato. La sezione successiva presenta la climatologia di 55 anni dei parametri di blocco, con un confronto tra i risultati attuali e quelli di studi precedenti. Nella sezione 4 si discute la variabilità a lungo termine dei blocchi e le loro connessioni con i principali TCP regionali e globali a bassa frequenza. I risultati vengono poi discussi e interpretati nel contesto delle teorie sui blocchi nella sezione 5. Infine, le conclusioni principali sono riassunte.

La Figura 1 illustra il campo dell’altezza a 500 hPa evidenziando due pattern distinti di blocchi atmosferici:

• Panello a: Presenta un blocco di tipo omega, il quale prende il nome dalla sua somiglianza con la lettera greca Omega (Ω). Questo schema si caratterizza per una vasta area di alta pressione circondata da sistemi di bassa pressione su entrambi i lati. La configurazione crea un modello che ostacola il normale movimento delle masse d’aria e può risultare in condizioni meteorologiche stazionarie e persistenti. La data visualizzata è il 6 marzo 1948, mostrando il sistema di alta pressione ben definito circondato da anelli isobarici chiusi.
• Panello b: Mostra un blocco di flusso diviso, registrato il 23 dicembre 1948. In questo caso, l’altezza a 500 hPa forma due correnti di getto separate da un’area centrale di alta pressione. Questo tipo di blocco può causare significative deviazioni nei percorsi delle perturbazioni atmosferiche, influenzando così il clima di vaste regioni in maniera prolungata.

Entrambi questi modelli di blocco giocano un ruolo cruciale nel modellare le condizioni meteorologiche persistenti nelle regioni interessate, influenzando vari aspetti del clima locale, come precipitazioni e temperature, a causa della loro capacità di mantenere configurazioni di pressione stabili per periodi prolungati.

Utilizzo dei Dati Reanalizzati per lo Studio delle Altezze Geopotenziali nell’Emisfero Settentrionale

Per lo studio condotto, è stata impiegata una serie storica lunga 55 anni, dal 1948 al 2002, riguardante le misurazioni giornaliere delle altezze geopotenziali a 500-hPa registrate alle 0000 UTC. Queste misurazioni sono state raccolte su una griglia geografica che copre ogni 2,5° di latitudine e longitudine dell’intero emisfero settentrionale. I dati provengono dalla serie di rianalisi del National Centers for Environmental Prediction e del National Center for Atmospheric Research (NCEP–NCAR), come documentato nelle pubblicazioni di Kalnay et al. (1996) e Kistler et al. (2001).

Metodologia Avanzata per l’Identificazione di Eventi di Blocco Atmosferico

Le configurazioni di blocco atmosferico sono distinte da una notevole differenza di massa tra le alte e le medie latitudini, oltre che da venti insolitamente orientati da est. Per identificare tali eventi, si è utilizzato un indice di blocco adattato, noto come indice TM90, che affina il criterio originale proposto da LO83. Secondo questo criterio, un evento di blocco si verifica quando si osserva una differenza negativa significativa nelle misure di altezza a 500-hPa tra 40° e 60°N, estesa su 30° di longitudine e persistente per almeno cinque giorni.

Tuttavia, il TM90 introduce modifiche per escludere i casi di bassa pressione spostata verso il polo, che possono alterare erroneamente i valori. Per farlo, si richiede un ulteriore calo delle altezze a nord dei 60°N. Un evento di blocco è quindi confermato quando tre o più longitudini consecutive mostrano un blocco per cinque giorni consecutivi.

Questa metodologia, approfondita da Trigo et al. nel 2004, beneficia dei dati di risoluzione superiore forniti dal dataset grigliato NCEP–NCAR e considera una distribuzione latitudinale più ampia degli episodi di blocco rispetto a studi precedenti. Si introduce un criterio rigoroso che minimizza la confusione tra flussi bloccati e depressioni isolate, migliorando significativamente la precisione nella rilevazione degli eventi di blocco atmosferico. La procedura aggiornata, che contempla una serie di valori incrementali anziché un limitato numero fisso, permette di identificare con maggiore affidabilità le configurazioni bloccate, considerando anche le anomalie positive di altezza.

Identificazione Automatica di Eventi di Blocco Atmosferico

La Figura 3 illustra i procedimenti utilizzati per identificare eventi di blocco atmosferico. Dato che gli anticicloni di blocco operano su una scala vasta, si presume che un modello di blocco sia presente quando più longitudini adiacenti risultano bloccate simultaneamente. Il metodo automatizzato si basa sulla rilevazione di queste longitudini bloccate in sequenza per vari giorni consecutivi. L’estensione delle regioni bloccate, secondo le metodologie automatizzate, può variare tra 7,5° e 18,75°. Dopo aver testato l’indice di blocco, si è concluso che è necessaria la presenza di almeno cinque longitudini consecutive (pari a 12,5°) per confermare un modello di blocco, anche se si permette la presenza di una longitudine non bloccata fra due bloccate. Questo ulteriore requisito è stato introdotto per includere quei modelli di blocco che presentano longitudini non bloccate sotto un’area anticiclonica. Di conseguenza, in linea con le ricerche di Verdecchia et al. (1996) e Tibaldi et al. (1997), talvolta anche solo tre longitudini bloccate consecutive sono sufficienti per definire un modello di blocco. Utilizzando i criteri descritti, gli anticicloni di blocco vengono rilevati e caratterizzati in base alla data del loro verificarsi, alla longitudine bloccata più orientale e alla loro estensione, misurata in numero di longitudini bloccate.

Figura 2: Diagrammi Hovmöller delle Longitudini Bloccate nel Gennaio 1950

Questa figura comprende due pannelli che illustrano diversi indici di blocco atmosferico utilizzati per studiare le configurazioni di blocco a gennaio 1950.

• Pannello (a): Questo diagramma visualizza l’indice LO, come definito da LO83, che misura la differenza di altezza geopotenziale a 500-hPa tra le latitudini di 40°N e 60°N. Le linee contorno rappresentano livelli diversi di altezza geopotenziale, permettendo di osservare le variazioni attraverso il tempo e la longitudine. Le aree ombreggiate indicano le longitudini dove si verifica un blocco, caratterizzate da un valore negativo dell’indice LO.
• Pannello (b): Mostra una versione modificata dell’indice TM90, che, oltre a considerare la differenza di altezza tra 40° e 60°N, include un criterio aggiuntivo di gradiente negativo di altezza a nord dei 60°N. Questo aiuta a identificare con maggiore precisione le aree di blocco atmosferico. Anche in questo caso, le aree ombreggiate rappresentano le longitudini bloccate.

Entrambi i pannelli rappresentano l’evoluzione temporale dei blocchi (dall’alto verso il basso) e la loro distribuzione geografica lungo le longitudini (da sinistra a destra). L’uso dell’ombreggiatura aiuta a distinguere visivamente le zone e i periodi in cui si manifestano blocchi atmosferici, illustrando efficacemente i momenti di maggiore stabilità atmosferica lungo l’emisfero nord.

Figura 3: Diagramma del Metodo Automatizzato per la Rilevazione dei Blocchi Atmosferici

La Figura 3 illustra in modo schematico il metodo automatizzato utilizzato per identificare gli eventi di blocco atmosferico impiegando dati di altezza geopotenziale a 500 hPa dalle rianalisi NCEP-NCAR.

1. Indici Zonali:
   • GHGS: Questo indice rappresenta la differenza di altezza geopotenziale tra due latitudini predeterminate. Per segnalare un flusso zonale, questo indice deve essere positivo.
   • GHGN: Mostra un forte gradiente meridionale tra due latitudini, richiedendo un valore minore di -10 m/gpm.
   • Z(λ_0): Indica la differenza di altezza geopotenziale a una longitudine specifica, necessitando di essere positiva per confermare la presenza di un blocco.
2. Metodo di Rilevazione del Centro:
   • Il centro del blocco viene identificato tramite la media delle altezze geopotenziali massime, sia in latitudine che in longitudine.
3. Intensità del Blocco:
   • BI (Intensità del Blocco): Calcolata come mille volte la radice del rapporto delle medie quadrate delle altezze geopotenziali diminuito di uno.
   • RC (Rapporto di Centralizzazione): Determinato dalla media delle altezze al centro diviso due.
4. Output dei Blocchi:
   • Le informazioni sui blocchi, come date e posizioni, sono definite combinando i criteri di intensità e di posizione.
5. Criteri di Filtraggio:
   • Filtro di Primo Livello: Conferma la presenza di blocchi quando cinque longitudini consecutive mostrano un blocco, ammettendo una longitudine non bloccata tra due blocchi.
   • Filtro di Secondo Livello: Blocchi vicini entro 45° vengono considerati come un unico evento.
6. Procedura di Tracciamento:
   • Tracciamento Spaziale: Si basa sulla continuità del blocco lungo le longitudini indicate.
   • Tracciamento Temporale: Richiede una durata minima di cinque giorni, consentendo un giorno non bloccato.
7. Eventi di Blocco:
   • I risultati finali includono dettagli come la data, la durata e le specifiche geografiche dei blocchi identificati.

Questo schema fornisce una visione dettagliata e metodica del processo utilizzato per monitorare e analizzare i modelli di blocco atmosferico, evidenziando come i dati meteorologici siano elaborati per ottenere informazioni precise su eventi atmosferici complessi.

Metodologia Avanzata per il Rilevamento del Centro di Blocchi Atmosferici

A differenza delle tecniche precedenti, il nuovo metodo di rilevamento integra un approccio innovativo per identificare il centro degli eventi di blocco atmosferico. Questo è definito come il punto di massima altezza nella griglia, situato all’interno di una zona di flusso anticiclonico chiusa o quasi chiusa. Tale parametro migliora significativamente la caratterizzazione del flusso bloccato e si rivela uno strumento fondamentale per monitorare l’evoluzione del blocco.

Dalle analisi preliminari emerge che la longitudine del centro di blocco non coincide sempre con la regione definita bloccata, specialmente durante gli eventi di tipo -block (come illustrato nella Figura 4). In queste circostanze, le longitudini bloccate possono spingersi leggermente verso est o ovest rispetto al centro di blocco, evidenziando valori di GHGS minimi o prossimi allo zero. Per garantire che il centro di blocco sia sempre incluso nella regione bloccata, è stato creato un rettangolo centrato su tale regione. I limiti longitudinali di questo rettangolo si estendono di 5° verso est e ovest rispetto alle estremità bloccate, mentre i confini latitudinali sono definiti a nord e a sud dai punti di massimo e minimo valore di S (N).

Il metodo seleziona i punti della griglia dove l’altezza media è la più elevata all’interno del rettangolo. Il centro longitudinale viene quindi individuato nella longitudine del rettangolo che presenta l’altezza media latitudinale più alta, e il centro latitudinale corrisponde al punto lungo questa longitudine che mostra l’altezza media longitudinale più elevata (un esempio è visibile nella Figura 5).

Analisi dei Modelli di Blocco a 500 hPa

La Figura 4 illustra due distinti tipi di blocchi atmosferici a 500 hPa, uno strumento essenziale per comprendere l’impatto dei sistemi di alta pressione sulla dinamica meteorologica globale:

1. (a) -block (17 febbraio): Questo pannello mostra un modello di blocco ad omega, così chiamato per la sua somiglianza con la lettera greca Omega (Ω). Caratterizzato da una marcata circolazione anticiclonica al centro, questo schema di blocco è affiancato da sistemi di bassa pressione ai lati. Tale configurazione è tipica per generare condizioni meteorologiche prolungate e stabili, poiché il blocco impedisce il movimento delle perturbazioni atmosferiche attraverso la regione, mantenendo il tempo invariato per periodi estesi.
2. (b) Split-flow block (16 febbraio 1986): Il secondo pannello rappresenta un blocco del flusso diviso, in cui il flusso principale dell’aria si biforca intorno a un centro di alta pressione. Questo modello causa deviazioni significative nei percorsi normali delle tempeste e può portare a condizioni meteorologiche estreme o atipiche, specialmente nelle aree a nord e a sud del blocco.

Al di sotto di ogni pannello è rappresentata una serie di longitudini con valori etichettati come “1” o “0”, indicando rispettivamente le longitudini bloccate e non bloccate. Questa visualizzazione aiuta a identificare con precisione le aree geografiche influenzate dai blocchi, evidenziando come certe zone subiscano un impatto diretto sulla loro meteorologia a causa della presenza di un blocco, mentre altre rimangano relativamente indisturbate. Questa distinzione è fondamentale per predire gli effetti a lungo termine dei blocchi sui modelli climatici regionali.

d. Intensità del blocco Per quantificare l’intensità dei blocchi atmosferici, è stato sviluppato un indice di intensità del blocco (BI), elaborato seguendo i metodi proposti nelle ricerche di LS95 e WI02. Questo indice misura l’altezza geopotenziale massima nel centro del blocco rispetto a una linea di contorno media, chiamata linea di contorno di riferimento (RC), che include le aree di bassa pressione sia a monte che a valle del blocco. L’indice, leggermente modificato in studi successivi, riflette la differenza tra l’altezza del centro del blocco e la media delle altezze nelle aree a monte e a valle, offrendo una stima della forza del flusso atmosferico su larga scala nelle regioni bloccate. Questa misura è essenziale per comprendere l’intensità e l’impatto dei blocchi nell’atmosfera.

e. Procedura di tracciamento Una caratteristica fondamentale degli eventi di blocco atmosferico è la loro persistenza nel tempo. Tuttavia, non esiste un consenso sulla durata minima che un evento deve avere per essere classificato come blocco. Le durate suggerite nella letteratura variano notevolmente, da un minimo di tre giorni a un massimo di trenta giorni, con la maggior parte degli studi che stabilisce una durata di cinque o dieci giorni come standard. Il metodo di tracciamento sviluppato per questi studi si avvale di tecniche sia spaziali che temporali, permettendo di monitorare l’evoluzione e la persistenza dei blocchi atmosferici nel tempo e nello spazio.

Metodologie di Analisi degli Eventi di Blocco Atmosferico

1. Algoritmo Spaziale Conformemente ai criteri stabiliti da Rex, la maggior parte degli eventi di blocco si manifesta con centri separati da oltre 50° di longitudine. Tuttavia, in alcuni casi, questi centri risultano così vicini da non poter essere considerati indipendenti. In tali circostanze, le regioni bloccate contemporaneamente vengono interpretate come un unico fenomeno di blocco. Pertanto, i centri di blocco distanti meno di 45° in longitudine e con regioni bloccate vicine entro 22,5° vengono classificati come un singolo schema di blocco. Tra questi, viene scelto quello con il valore più alto di altezza centrale.
2. Algoritmo Temporale Questo approccio è strutturato in quattro fasi principali, in linea con la metodologia proposta da Trigo et al. (2004):
   • Fase 1: Si confronta l’area bloccata di ogni anticiclone di blocco nel giorno “di” con quella di ogni blocco nel giorno “di+1”. Un blocco è considerato persistente al giorno successivo se almeno una delle sue longitudini bloccate rimane tale. Se più blocchi soddisfano questa condizione, si sceglie quello con il maggior numero di longitudini bloccate comuni.
   • Fase 2: Nonostante la prima fase, alcuni eventi con poche longitudini bloccate non presentano sovrapposizioni con le aree bloccate il giorno successivo. Per questi casi, un evento nel giorno “di” può essere collegato a un blocco nel giorno “di+1” non precedentemente assegnato, se le aree bloccate sono distanti meno di 22,5° in longitudine e i centri meno di 20°.
   • Fase 3: Conformemente ai criteri di Trigo et al. (2004), è permesso un giorno non bloccato tra due giorni bloccati. Ciò significa che un blocco non assegnato il giorno “di” che riappare il giorno “di+2”, rispettando le restrizioni di distanza delle fasi precedenti, è considerato parte dello stesso evento di blocco.
   • Fase 4: Secondo i criteri più accettati, gli eventi di blocco devono avere una durata minima di 5 giorni, sebbene possano apparire intermittenti seguendo i passi precedenti.

Dopo l’identificazione degli episodi di blocco, i parametri giornalieri vengono mediati per l’intero ciclo di vita di ciascun evento, permettendo così una dettagliata caratterizzazione degli eventi di blocco. Questo processo ha contribuito alla creazione di un database decennale che documenta gli eventi di blocco nell’Emisfero Settentrionale, includendo le date di inizio, la durata e i valori medi e massimi di localizzazione, estensione e intensità di ogni evento.

Analisi dei Modelli di Blocco Atmosferico e Metodo di Rilevamento del Centro

La Figura 5 presenta due tipi distinti di blocchi atmosferici e illustra il metodo utilizzato per determinare il centro di questi blocchi:

1. (a) -block (11 Febbraio 1986): Questa parte della figura mostra un modello di blocco ad omega, evidenziato da una circolazione anticiclonica ben definita al centro. Le isobare formano una configurazione che assomiglia alla lettera greca omega, circondando un’area di alta pressione. Il diagramma associato sulla destra visualizza la distribuzione longitudinale delle altezze medie a 500 hPa per le latitudini all’interno dell’area del blocco. La croce segnala la longitudine del centro di questo blocco, indicando il punto di massima altezza geopotenziale.
2. (b) Split-flow block (22 Febbraio 1986): Questo pannello descrive un blocco del flusso diviso, caratterizzato da una separazione del flusso atmosferico in due rami che fluiscono intorno a un’alta pressione centrale. Il grafico a destra mostra la distribuzione latitudinale delle altezze medie a 500 hPa per le longitudini all’interno della regione del blocco. La croce nel grafico rappresenta la latitudine del centro del blocco, segnalando la posizione con l’altezza media più elevata.

In entrambi i casi, i grafici sottostanti forniscono una rappresentazione dettagliata di come l’altezza geopotenziale si distribuisce all’interno delle aree designate come “scatola”, aiutando a identificare precisamente il centro del blocco. Questi centri sono cruciali per monitorare l’evoluzione e l’intensità del blocco atmosferico, permettendo una migliore comprensione della dinamica dei fenomeni atmosferici persistenti.

Caratterizzazione del Blocco nell’Emisfero Settentrionale: Distribuzioni Temporali e Spaziali

Nel periodo di studio di 55 anni, sono stati rilevati un totale di 1514 eventi di blocco nell’emisfero settentrionale, con una media annuale di circa 27 eventi. Di conseguenza, in media, circa la metà dei giorni di un anno risultava essere influenzata da blocchi in qualsiasi regione dell’emisfero settentrionale. Sebbene studi precedenti, come quello di Treidl et al. del 1981 e LO83, abbiano registrato un numero minore di eventi, questi risultati sono in linea con le ricerche più recenti, come quelle di WI02, che hanno utilizzato i dataset NCEP–NCAR e trovato una frequenza annuale di 25 eventi. Le durate dei blocchi presentano una distribuzione esponenzialmente decrescente e a coda lunga, mentre le distribuzioni di estensione e intensità sono quasi normalmente distribuite, con valori nei range di 5–30 giorni, 12.5°–60° e 0.5°–5°, e medie rispettivamente di 9 giorni, 30° e 2.5°. Questi valori sono simili a quelli trovati in precedenti climatologie, come LO83, TM90, Tibaldi et al. 1994, LS95, Colucci e Alberta 1996 e WI02, anche se l’intensità media del blocco è leggermente inferiore a quella ottenuta da WI02. Le distribuzioni stagionali mostrano anche esse similitudini con studi precedenti, con maggiori occorrenze di eventi di blocco e giorni bloccati durante le stagioni invernale e primaverile, e un minimo di frequenza in estate, oltre a durate, intensità ed estensioni maggiori in inverno rispetto all’estate.

La figura 6a illustra la frequenza media annuale della distribuzione delle longitudini bloccate per tutto il periodo considerato. Come è stato ampiamente notato nella letteratura, si possono identificare due principali settori con una tendenza maggiore al blocco, che comprendono rispettivamente le regioni Euro–Atlantica e Pacifica. L’attività di blocco del Pacifico si estende tra i 100° e i 240°E con un picco vicino al Pacifico centrale (180°), mentre il corrispettivo Euro-Atlantico è più prominente, estendendosi dal 270° al 90°E con frequenze maggiori vicino ai 10°E. Entrambe le bande di longitudine bloccata sono separate da regioni di flusso zonale preferenziale, centrato ai 100° e 270°E.Gli eventi di blocco nelle regioni Euro–Atlantica e Pacifica sono stati attribuiti dinamicamente all’attività delle traiettorie delle tempeste che si verificano a valle delle principali aree continentali del Nord America e dell’Asia, come evidenziato da vari studi (Shutts 1983, 1986; Colucci 1985; Konrad e Colucci 1988; Tsou e Smith 1990; LS95). Nonostante ciò, si osservano differenze significative nella distribuzione spaziale della latitudine del centro di blocco tra queste due regioni. I blocchi tendono generalmente a concentrarsi nella fascia tra 60° e 70°N. Tuttavia, mentre il blocco Euro-Atlantico predomina a sud del 60°N (Fig. 6b), l’attività di blocco nel Pacifico è più intensa a nord di questa latitudine (Fig. 6c). In particolare, la frequenza massima di blocco Euro-Atlantico a nord del 60°N è circa la metà di quella a sud, mentre per il Pacifico, la frequenza a nord è il doppio rispetto a quella a sud.

Parallelamente, nelle stagioni estive si nota una riduzione dell’attività di blocco nelle regioni Euro-Atlantica e Pacifica, con un incremento significativo della frequenza di blocco sull’Europa orientale e l’Asia occidentale. Questa area Euro-Asiatica è spesso classificata come un settore di blocco continentale indipendente, collegato dinamicamente a una terza traiettoria delle tempeste lungo il Mar Mediterraneo, come riportato in precedenti studi (Treidl et al. 1981; Dole e Gordon 1983; LS95; WI02).

Inoltre, l’analisi delle regioni di genesi e di occorrenza degli eventi di blocco, basata sulla prima posizione rilevata e sulla localizzazione media del ciclo di vita degli eventi, mostra che le zone di formazione coincidono strettamente con le aree bloccate preferenziali, confermando la natura quasi stazionaria degli eventi di blocco. Tuttavia, la densità di genesi sull’Atlantico orientale (ATL) è notevolmente superiore rispetto alla media delle occorrenze, indicando una tendenza degli eventi di blocco a propagarsi verso est verso le regioni continentali. Questo schema di propagazione è stato osservato anche in precedenti lavori di Rex (1950b) e LO83. Per quanto riguarda il Pacifico, il massimo di genesi sull’est è più evidente rispetto all’ovest, ma entrambi presentano frequenze di occorrenza simili, suggerendo uno spostamento verso ovest degli eventi di blocco anche in questa regione.Durante le stagioni fredde, il dislocamento dei blocchi nelle regioni Euro-Atlantica e Pacifica diventa particolarmente marcato. Secondo quanto illustrato dalla Figura 7, si identificano due aree principali di genesi dei blocchi: una sopra il Pacifico centrale e l’Atlantico orientale, e l’altra nei pressi dei meridiani 180° e 0°. Nei periodi più caldi, il punto di massima genesi nel Pacifico centrale si fraziona in due bande distinte, una a valle a 120°E e l’altra a monte a 150°W, rispettivamente vicino ai continenti asiatico e nordamericano. Anche l’attività Euro-Atlantica si distingue per la presenza di due zone di genesi, una a monte a 10°W e l’altra a valle a 30°E del continente europeo.

Quattro aree di formazione di blocchi si possono quindi definire per l’intero emisfero nord, tre delle quali si trovano lungo i margini di transizione tra oceano e continente e una al confine Euro-Asiatico. Tali distribuzioni emergono dalla valutazione della distribuzione stagionale del centro dei blocchi lungo un arco di 55 anni, come mostrato nella Figura 8. In inverno, i blocchi sono più frequenti sopra il Pacifico centrale — includendo aree come lo stretto di Bering, le isole Aleutine, il mare di Othotsk e l’Alaska — e lungo il versante orientale dell’Atlantico nord, che include le Isole Britanniche, il Mare del Nord e il nord-ovest dell’Europa. Al contrario, l’attività di blocco si riduce significativamente sulle terre continentali.

Durante la primavera e l’estate, invece, i centri di blocco si spostano verso il polo e si concentrano maggiormente sui margini di transizione tra oceano e continente. Si osserva un minor numero di eventi sui mari Pacifico e Atlantico, mentre aumenta notevolmente la frequenza di blocchi a monte e a valle delle principali masse continentali e nell’area Euro-Asiatica. Queste osservazioni corroborano l’ipotesi di quattro distinti settori di blocco nell’emisfero nord, suggerendo una nuova suddivisione territoriale dei fenomeni di blocco atmosferico, dettagliatamente descritta nella Tabella 1.

La Figura 6 illustra la distribuzione della frequenza degli eventi di blocco atmosferico lungo diverse longitudini, basata su un periodo di studio di 55 anni:Parte (a) della figura mostra la distribuzione della frequenza di tutti gli eventi di blocco attraverso tutte le longitudini. Si notano due picchi pronunciati: uno vicino al meridiano di Greenwich (0°) e l’altro all’incirca a metà del Pacifico (180°). Questi picchi indicano che queste longitudini sono le più comuni per la formazione degli eventi di blocco a livello globale.

Parte (b) del grafico si concentra sugli eventi di blocco che si verificano specificamente tra i 50°N e i 60°N. Qui, la distribuzione è ancora una volta simile a quella generale vista in (a), ma i picchi sono leggermente meno elevati, il che suggerisce una minore frequenza di eventi di blocco in queste latitudini rispetto alla media globale.

Parte (c) visualizza gli eventi di blocco situati tra i 60°N e i 70°N. In questo segmento di latitudine, i picchi di frequenza di blocco sono più accentuati rispetto a quelli mostrati in (b), indicando una maggiore propensione a eventi di blocco in quest’area, particolarmente in prossimità del circolo polare artico.

Le barre d’errore in ogni parte del grafico rappresentano la deviazione standard, che aiuta a quantificare la variabilità degli eventi di blocco per ogni longitudine ogni anno. Una maggiore ampiezza delle barre d’errore dimostra una variabilità significativa nella frequenza di blocco tra gli anni a quella specifica longitudine.

In conclusione, questa figura fornisce una panoramica dettagliata su come la frequenza degli eventi di blocco varia non solo geograficamente ma anche latitudinalmente, offrendo una comprensione approfondita delle dinamiche di blocco atmosferico nel contesto climatico e meteorologico globale.

La Figura 7 presenta la distribuzione stagionale della frequenza di genesi dei blocchi atmosferici e delle loro posizioni medie durante il ciclo di vita, suddivisa per longitudine. Ogni pannello, da (a) a (d), corrisponde a una stagione specifica e illustra due differenti andamenti: una linea continua, che indica la frequenza di genesi, e una linea tratteggiata, che rappresenta la posizione media del ciclo di vita dei centri di blocco. Di seguito, una spiegazione dettagliata per ogni pannello:

• Parte (a) – Primavera: Si osserva un chiaro picco nella frequenza di genesi intorno ai 180° di longitudine, con un picco secondario vicino a 0°. La posizione media del ciclo di vita segue un andamento simile, seppur con ampiezze leggermente minori.
• Parte (b) – Estate: In questa stagione, i picchi di frequenza di genesi si manifestano principalmente intorno ai 180° e vicino a 0°, con un’intensità ridotta rispetto alla primavera. La traiettoria media del ciclo di vita mostra minori oscillazioni rispetto alla genesi.
• Parte (c) – Autunno: I grafici evidenziano picchi di frequenza di genesi e di posizione media del ciclo di vita principalmente intorno ai 180° e in misura minore vicino a 0°. Le curve mostrano una stretta correlazione, indicando che i blocchi tendono a formarsi e persistere nelle stesse zone.
• Parte (d) – Inverno: I dati mostrano i picchi più alti di frequenza di genesi, soprattutto intorno ai 180°. La linea tratteggiata che rappresenta la posizione media del ciclo di vita riflette un picco ampio e meno definito rispetto alla genesi, ma segue una distribuzione simile.

Complessivamente, la Figura 7 dimostra che i blocchi atmosferici si formano e persistono prevalentemente nelle stesse aree longitudinali durante tutte le stagioni, con particolare enfasi nelle regioni del Pacifico centrale e dell’Atlantico orientale. Le variazioni stagionali nell’intensità e nella frequenza di questi eventi sono chiaramente visibili nei diversi grafici.

Caratteristiche degli Eventi di Blocco Regionale e Stagionale

Le analisi dei dati mostrati nella Tabella 2 evidenziano differenze significative nelle caratteristiche degli eventi di blocco regionali e stagionali. Gli eventi di blocco sono predominanti durante la primavera nei settori EPA e WPA, così come nell’ATL e nell’EUR, con una frequenza minore in autunno. Le aree con estese superfici continentali, come EUR e WPA, presentano un picco secondario nei primi mesi estivi.

Il ciclo stagionale mostra un’accentuata regolarità negli ATL ed EPA, mentre nei settori EUR e WPA, prevalentemente continentali, la variabilità è meno marcata. Le medie annuali indicano che gli episodi più persistenti si localizzano principalmente nel settore europeo, con differenze statisticamente significative rispetto ai settori del Pacifico, con un livello di confidenza p < 0.1.

La stagionalità degli eventi mostra che in estate, nei settori con forte presenza continentale (EUR e WPA), si verificano eventi più duraturi, in particolare in EUR, con significatività statistica p < 0.1. In inverno, gli eventi prolungati predominano nelle aree oceaniche (ATL ed EPA), sebbene le differenze non raggiungano una significatività statistica p < 0.1.

Gli eventi oceanici (ATL ed EPA) mostrano intensità significativamente superiori in tutte le stagioni (p < 0.05). Le maggiori estensioni dei blocchi si osservano solitamente in prossimità dei continenti, con differenze stagionali significative solo in estate (p < 0.1). L’analisi annuale sottolinea episodi più intensi e estesi durante la stagione fredda in tutti i settori, con particolare evidenza in ATL ed EPA.

In conclusione, gli eventi di lunga durata e grande estensione sono più frequenti nelle regioni continentali durante le stagioni calde e nei settori oceanici durante l’inverno. Inoltre, questi eventi non solo tendono ad essere più intensi, come indicato da LS95, ma mostrano anche maggiori estensioni, particolarmente nei settori ATL ed EPA (p < 0.01).

La Figura 8 mostra la frequenza stagionale totale delle posizioni dei centri di blocco atmosferico per un periodo di 55 anni, rappresentate in una proiezione polare centrata sull’Artico.

• (a) Primavera: Le aree più scure in questa mappa indicano una maggiore frequenza di eventi di blocco, mostrando come queste strutture atmosferiche siano più comuni in primavera rispetto ad altre stagioni.
• (b) Estate: Durante l’estate, la distribuzione delle frequenze dei blocchi cambia, come evidenziato dalle variazioni di intensità del colore nella mappa.
• (c) Autunno: La mappa dell’autunno rivela una diversa disposizione e intensità delle frequenze dei blocchi, rispecchiando i cambiamenti stagionali nelle dinamiche atmosferiche.
• (d) Inverno: In questa mappa, le posizioni dei blocchi durante l’inverno sono rappresentate, una stagione in cui questi fenomeni possono avere impatti significativi sul clima.

Le tonalità di grigio utilizzate nelle mappe mostrano l’intensità della frequenza dei blocchi. Le zone più scure corrispondono a regioni dove i blocchi sono più frequenti o persistenti, offrendo una visione dettagliata di come questi fenomeni variano stagionalmente e il loro potenziale impatto sui modelli climatici e le condizioni meteorologiche nelle varie regioni.

La Tabella 1 presenta i settori geografici definiti in questo studio per l’analisi degli eventi di blocco atmosferico, categorizzati nelle due grandi regioni: Euro-Atlantico e Pacifico. Ogni regione è divisa in specifici settori geografici con le relative coordinate longitudinali:

• ATL (Atlantico): Questo settore copre l’area geografica da 100°W a 0°, comprendendo la maggior parte dell’Oceano Atlantico settentrionale.
• EUR (Europa): Estende la sua copertura da 0° a 90°E, includendo il continente europeo e parti delle regioni limitrofe.
• WPA (Pacifico Occidentale): Localizzato tra 90°E e 180°, abbraccia parti dell’Asia e le zone occidentali dell’Oceano Pacifico.
• EPA (Pacifico Orientale): Questo settore si estende da 180° a 100°W, coprendo l’Oceano Pacifico orientale e le aree costiere adiacenti dell’America del Nord.

La precisa definizione di questi settori facilita l’analisi dettagliata della frequenza e delle caratteristiche degli eventi di blocco in diverse parti del mondo, permettendo di valutare l’impatto di tali fenomeni sulle condizioni climatiche regionali.

La Tabella 2 illustra i parametri medi annuali e stagionali degli eventi di blocco atmosferico per l’emisfero nord, organizzati per i settori definiti nella Tabella 1 (ATL, EUR, WPA, EPA) e suddivisi per le quattro stagioni: primavera, estate, autunno e inverno. I dati in ogni cella rappresentano:

1. Numero di eventi di blocco
2. Durata media degli eventi (in giorni)
3. Intensità del Blocco (BI)
4. Dimensione del Blocco (S in gradi)

Di seguito, un dettaglio dei risultati per ciascun settore e stagione:

• ATL (Atlantico):
  • Annuali: 66,6 eventi, durata media di 8,92 giorni, BI di 30,3
  • Primavera: 2,38 eventi, durata media di 5,52 giorni, BI di 5,95
  • Estate: 0,77 eventi, durata media di 0,21 giorni, BI di 23,8
  • Autunno: 1,79 eventi, durata media di 4,93 giorni, BI di 0,08
  • Inverno: 1,99 eventi, durata media di 6,13 giorni, BI di 33,6
• EUR (Europa):
  • Annuali: 10,6 eventi, durata media di 9,22 giorni, BI di 4,01
  • Primavera: 3,19 eventi, durata media di 3,22 giorni, BI di 2,83
  • E così via per le altre stagioni e altri settori.
• WPA (Pacifico Occidentale):
  • Annuali: 5,18 eventi, durata media di 5,21 giorni, BI di 3,10
  • Primavera: 1,78 eventi, durata media di 7,81 giorni, BI di 2,92
• EPA (Pacifico Orientale):
  • Annuali: 5,28 eventi, durata media di 8,42 giorni, BI di 2,92
  • Primavera: 1,78 eventi, durata media di 1,22 giorni, BI di 2,79
• TOT (Totale):
  • Annuali: 27,5 eventi, durata media di 8,52 giorni, BI di 29,28
  • Primavera: 8,88 eventi, durata media di 7,22 giorni, BI di 2,87

Questa tabella offre una panoramica chiara su come variano intensità, durata e frequenza degli eventi di blocco attraverso differenti settori geografici e stagioni, fornendo una base per comprendere l’impatto di tali eventi sul clima dell’emisfero nord.

Variabilità Annuale e Decadale dei Blocchi Atmosferici

Negli ultimi anni, la variabilità dei blocchi atmosferici a lungo termine è stata collegata a cambiamenti nelle anomalie della circolazione atmosferica su vasta scala, come evidenziato in diversi studi (Renwick e Wallace 1996; Shabbar et al. 2001; WI02). Nonostante queste osservazioni, l’impatto delle teleconnessioni rimane parzialmente indimostrato, limitato dalla breve durata e dalla specificità regionale degli studi precedenti. Questa sezione si dedica all’analisi delle tendenze a lungo termine e delle variazioni regionali dei parametri di blocco legati ai Pattern di Circolazione Teleconnessi (TCP) nell’intero Emisfero Settentrionale.

Analisi delle Tendenze dei Blocchi Atmosferici su Scala Temporale di 55 Anni

Per ogni parametro di blocco, le tendenze globali e regionali sono state determinate calcolando la pendenza nelle regressioni lineari rispetto al tempo. L’importanza statistica è stata valutata tramite il test t di Student, con un livello di significatività di p < 0,1. I risultati annuali significativi, mostrati nella Tabella 3, sono stati espressi come variazioni relative per un periodo di 55 anni.

L’analisi di 55 anni sul numero medio annuale di giorni e episodi di blocco non ha mostrato alcuna tendenza significativa a lungo termine per l’intero Emisfero Nord, confermando i risultati di WI02. Analizzando i dati suddividendo l’Emisfero Settentrionale in settori, si osserva una significativa diminuzione nel settore EUR (ATL) con un calo del 17,6% (-21,2%) nei giorni di blocco, mentre un incremento del 57,0% nei giorni di blocco è stato rilevato nel settore WPA per l’intero arco temporale. Le tendenze stagionali indicano che l’aumento (la diminuzione) nel settore WPA (ATL) si verifica principalmente in primavera (inverno), mentre le serie stagionali EUR non mostrano variazioni significative.

La variabilità a lungo termine nel numero di eventi di blocco evidenzia una crescita significativa nelle serie annuali e primaverili degli eventi WPA, con una corrispondente riduzione nei numeri degli eventi ATL annuali e invernali. Questi movimenti riflettono le tendenze osservate nei giorni di blocco, con l’eccezione degli eventi EUR, dove non si notano tendenze significative. Globalmente, le tendenze regionali in ATL ed EUR risultano in una diminuzione dei giorni di blocco e degli eventi in inverno per l’intero emisfero, mentre il trend positivo nel settore WPA incrementa il numero di eventi di blocco in primavera, ma non nei giorni di blocco.

A livello complessivo, si è verificato un cambiamento verso eventi di blocco meno persistenti e meno intensi nell’Emisfero Nord, in linea con i risultati di Lupo et al. (1997), che prevedevano eventi di blocco meno intensi in un clima più caldo utilizzando un modello climatico. La durata dei blocchi ha mostrato una tendenza al calo significativa solo nel settore EUR, con una diminuzione annuale del 17,6% nel periodo di 55 anni. Pertanto, l’aumento (la diminuzione) dei giorni di blocco in WPA (ATL) ha portato a un incremento (riduzione) nel numero di eventi, mentre la tendenza negativa alla durata in EUR è correlata alla diminuzione dei giorni di blocco. Per quanto riguarda le intensità di blocco, è stata registrata una tendenza negativa annuale nei settori ATL, EUR ed EPA, soprattutto nelle stagioni calde, con significatività solo per ATL ed EPA. Diversamente dal comportamento globale, le intensità di blocco in WPA mostrano una tendenza all’aumento, sebbene non significativa.

La Tabella 3 presenta i cambiamenti percentuali annuali nei parametri di blocco atmosferico per un periodo di 55 anni nelle diverse regioni geografiche. I livelli di significatività statistica sono distinti mediante corsivo, corsivo grassetto, e grassetto normale, rispettivamente per i valori di p < 0.1, p < 0.05, e p < 0.01.

Ecco i dettagli per ciascuna regione e parametro:

1. ATL (Atlantico)
   • Giorni di blocco: Riduzione del 21.2%
   • Eventi di blocco: Riduzione del 20.9%
   • Durata: Non disponibile
   • Intensità: Riduzione dell’11.6%
   • Dimensione: Riduzione dell’8.8%
2. EUR (Europa)
   • Giorni di blocco: Riduzione del 17.6%
   • Eventi di blocco: Non disponibile
   • Durata: Riduzione del 17.6%
   • Intensità: Non disponibile
   • Dimensione: Non disponibile
3. WPA (Pacifico Occidentale)
   • Giorni di blocco: Aumento del 57.0%
   • Eventi di blocco: Aumento del 62.4%
   • Durata: Non disponibile
   • Intensità: Riduzione del 9.8%
   • Dimensione: Aumento dell’8.8%
4. EPA (Pacifico Orientale)
   • Giorni di blocco: Non disponibile
   • Eventi di blocco: Non disponibile
   • Durata: Riduzione dell’8.2%
   • Intensità: Riduzione del 5.5%
   • Dimensione: Non disponibile
5. TOT (Totale per l’Emisfero Nord)
   • Tutte le metriche risultano non disponibili tranne per la Durata, che mostra una riduzione dell’8.2%.

Questa tabella fornisce un’analisi dettagliata dell’evoluzione dei blocchi atmosferici nelle varie regioni del mondo, evidenziando le differenze regionali e le variazioni sostanziali in termini di durata, intensità, e frequenza degli eventi nel corso degli anni.

La Tabella 4 mostra l’influenza dei TCP (Teleconnections Patterns) sull’incidenza dei blocchi regionali, quantificata come la percentuale di varianza spiegata tramite una regressione stepwise. I TCP in corsivo indicano correlazioni negative. Vengono presentati solo i modelli che spiegano più del 20% della varianza totale. Di seguito i dettagli per ciascuna regione e stagione:

1. ATL (Atlantico)
   • Primavera: Nessuna correlazione significativa.
   • Estate: Nessuna correlazione significativa.
   • Autunno: Il pattern NAO (North Atlantic Oscillation) spiega il 23.4% della varianza.
   • Inverno: Il pattern NAO spiega il 44.9% della varianza.
2. EUR (Europa)
   • Primavera: Nessuna correlazione significativa.
   • Estate: Nessuna correlazione significativa.
   • Autunno: Il pattern SCAN (Scandinavian Pattern) spiega il 20.8% della varianza.
   • Inverno: Il pattern SCAN spiega il 30.0% della varianza.
3. WPA (Pacifico Occidentale)
   • Primavera: Il pattern WP (Western Pacific Pattern) spiega il 23.9% della varianza.
   • Estate: Nessuna correlazione significativa.
   • Autunno: Nessuna correlazione significativa.
   • Inverno: Nessuna correlazione significativa.
4. EPA (Pacifico Orientale)
   • Primavera: Nessuna correlazione significativa.
   • Estate: Nessuna correlazione significativa.
   • Autunno: Nessuna correlazione significativa.
   • Inverno: Il pattern EP (Eastern Pacific Pattern) spiega il 38.3% della varianza.

Questi risultati evidenziano come determinati schemi di teleconnessione influenzino significativamente l’occorrenza dei blocchi atmosferici in specifiche regioni e stagioni, illustrando quali schemi sono particolarmente rilevanti per la varianza osservata nei blocchi regionali.

Analisi della Variabilità del Bloccaggio e l’Influenza dei Modelli di Variabilità dell’Emisfero Nord

Nell’ambito di questo studio, sono stati inclusi i principali modelli di variabilità dell’Emisfero Nord per esplorare la variabilità dei blocchi atmosferici, tra cui l’Oscillazione Nord Atlantica (NAO), Atlantico Est (EA), Jet dell’Atlantico Est (EAJ), Atlantico Est–Russia occidentale (EAWR), Scandinavo (SCAN), Pacifico Ovest (WP), Pacifico Est (EP) e il modello Pacifico–Nord Americano (PNA). Gli indici di questi modelli sono stati derivati dalla prima funzione empirica ortogonale rotata (EOF) dei campi a 700 hPa, disponibili sul sito web del Climatic Prediction Center (CPC) della NOAA. Per comprendere meglio l’effetto globale del fenomeno ENSO sui blocchi atmosferici, è stato inoltre analizzato un indice mensile ENSO, calcolato come media delle anomalie della temperatura superficiale del mare nella regione El Niño-3 (5°N–5°S, 150°–90°W). Questi indici sono stati aggregati su base annuale e stagionale, con l’inverno definito nel periodo di gennaio-marzo (JFM).

I risultati mediati sono stati valutati rispetto alla media climatica, considerando come significative le deviazioni di 0.5 deviazioni standard al di sopra o al di sotto della media, indicando rispettivamente una fase positiva o negativa del modello.

L’influenza di questi modelli di variabilità del clima (TCP) sulla frequenza dei blocchi è stata esaminata attraverso una regressione stepwise multipla su scala annuale e stagionale. Questo metodo statistico ha permesso di selezionare le variabili indipendenti per il modello di regressione, eliminando quelle con effetti esplicativi minori a causa della loro multicollinearità. Il processo ha incluso l’aggiunta o la rimozione di variabili basata sull’impatto sulla somma dei quadrati dovuta alla regressione (SSR), verificando l’importanza attraverso il test F (p < 0.05), fino al completamento del modello.

Nonostante il processo, i TCP non hanno mostrato un impatto significativo a scala annuale su alcuna forma di bloccaggio regionale, contribuendo per meno del 5% alla varianza osservata. Si è osservato che i TCP influenzano principalmente le stagioni fredde, mentre nelle stagioni calde la variabilità del bloccaggio non sembra correlata con questi modelli.Influenza dell’NAO sulla Variabilità dei Blocchi nell’Atlantico

L’Oscillazione Nord Atlantica (NAO) è stata identificata come il modello predominante di variabilità durante le stagioni autunnale e invernale, contribuendo rispettivamente al 25% e al 45% della varianza nella frequenza dei blocchi. La figura 9a illustra la media dei giorni di blocco invernali durante le fasi positive e negative dell’NAO, evidenziando come la longitudine influenzi questa distribuzione. In particolare, durante la fase negativa dell’NAO, il numero di giorni di blocco invernali (autunnali) raggiunge 31.7 (21.1), mostrando una differenza statisticamente significativa (p < 0.01 per l’inverno e p < 0.05 per l’autunno) rispetto ai giorni di blocco durante la fase positiva, che sono 12.7 (9.2). La durata degli eventi di blocco risulta altresì influenzata dalla fase dell’NAO, con eventi che durante l’inverno, in fase negativa, durano mediamente oltre 11 giorni, significativamente più a lungo rispetto agli 8 giorni della fase positiva (p < 0.05), come mostrato nella figura 10a. Questi risultati sono coerenti con le scoperte di Shabbar et al. (2001), che hanno rilevato un aumento del 67% nei giorni di blocco invernali e una maggiore durata durante la fase negativa dell’NAO. Ulteriori analisi, come indicato nella figura 11a, rivelano che durante le fasi negative dell’NAO si verifica uno spostamento significativo verso nord di quasi 5° (p < 0.01) e un’estensione verso ovest delle posizioni medie dei blocchi di circa 10° (p < 0.1), sia in autunno che in inverno.

La Figura 9 presenta i compositi di frequenza dei giorni di blocco associati alle fasi positive (linea continua) e negative (linea tratteggiata) di vari pattern climatici durante specifiche stagioni:

• (a) NAO invernale: Questo pannello mostra i giorni di blocco nell’Atlantico Nord durante l’inverno, influenzati dall’Oscillazione Nord Atlantica (NAO). La fase negativa mostra una frequenza significativamente maggiore di blocchi rispetto alla fase positiva, soprattutto attorno ai 60° e 0° di longitudine.
• (b) SCAN invernale: Illustra i giorni di blocco durante l’inverno influenzati dal pattern Scandinavo. Anche in questo caso, la fase negativa risulta avere una frequenza più elevata di giorni di blocco, particolarmente evidente nei pressi dei 0° e 60° di longitudine.
• (c) WP primaverile: Visualizza i giorni di blocco per il pattern del Pacifico Ovest durante la primavera. Le differenze tra le fasi sono meno pronunciate qui, ma la fase negativa mostra ancora picchi superiori di frequenza di blocchi rispetto alla fase positiva.
• (d) EP invernale: Mostra i giorni di blocco per il pattern del Pacifico Est durante l’inverno. La fase negativa presenta un picco significativo di frequenza di blocchi intorno ai 240° di longitudine.
• (e) ENSO invernale: Rappresenta i giorni di blocco durante l’inverno associati alle fasi dell’ENSO. Ancora una volta, la fase negativa evidenzia una frequenza più alta di blocchi, soprattutto vicino ai 150° di longitudine.

Le grafiche inferiori in ciascun pannello mostrano le differenze di frequenza tra le fasi positive e negative, con punti scuri che indicano differenze statisticamente significative al livello di p < 0.01. Questi punti sono essenziali per identificare dove le differenze tra le fasi sono più accentuate e statisticamente rilevanti.

La Figura 10 illustra le distribuzioni di frequenza relative alla durata e all’intensità degli eventi di bloccaggio atmosferico invernali, influenzati dalle diverse fasi dei pattern climatici nelle rispettive regioni:

• (a) Blocchi invernali nell’ATL durante il NAO: Questo grafico presenta la durata degli eventi di bloccaggio nell’Atlantico (ATL) durante l’inverno, distinti tra la fase positiva (barre nere) e la fase negativa (barre chiare) dell’Oscillazione Nord Atlantica (NAO). Le barre chiare mostrano che gli eventi di blocco tendono a essere più lunghi durante la fase negativa, con durate predominanti di 5 e 10 giorni.
• (b) Blocchi invernali nell’EUR durante il SCAN: Le durate degli eventi di bloccaggio in Europa (EUR) durante l’inverno sono differenziate tra la fase positiva (barre nere) e la fase negativa (barre chiare) del pattern Scandinavo (SCAN). Anche qui, la fase negativa risulta avere eventi di blocco con durate superiori, evidenziate specialmente a 10 giorni.
• (c) Blocchi invernali nel WPA durante l’ENSO: Il grafico mostra la durata degli eventi di bloccaggio nel Pacifico Occidentale (WPA) durante l’inverno, suddivisi tra la fase positiva (barre nere) e la fase negativa (barre chiare) dell’El Niño-Southern Oscillation (ENSO). Gli eventi durante la fase negativa si caratterizzano per una durata maggiore, principalmente a 5 e 10 giorni.
• (d) Intensità dei blocchi invernali nell’EPA durante l’ENSO: Illustra le intensità degli eventi di bloccaggio nel Pacifico Orientale (EPA) durante l’inverno, divise tra la fase positiva (barre nere) e la fase negativa (barre chiare) dell’ENSO. Le barre chiare indicano che l’intensità dei blocchi è maggiore durante la fase negativa, con picchi notevoli per i valori di Blocco Index (BI) di 4.0 e 6.0.

In conclusione, questi grafici indicano che la fase negativa di ciascun pattern climatico tende ad essere associata a eventi di bloccaggio più lunghi e intensi rispetto alla fase positiva, nelle regioni e stagioni analizzate.

2) AREA EUROPEA

L’analisi di regressione multipla indica che il pattern SCAN è predominante durante l’inverno, contribuendo per circa il 30% alla varianza osservata nella frequenza dei blocchi atmosferici in Europa. Durante l’autunno, il SCAN rimane il modello principale, anche se rappresenta solo il 20% della varianza. La Figura 9b illustra la frequenza media dei giorni di blocco durante l’inverno quando il SCAN è in fase positiva (linea piena) rispetto alla fase negativa (linea tratteggiata). Durante le fasi positive invernali del SCAN, si registra una media di 36,5 giorni di blocco all’anno, il doppio rispetto alle fasi negative, che contano solo 14,6 giorni (p < 0,01). Inoltre, con il SCAN in fase positiva, la durata dei blocchi aumenta del 30% in Europa (p < 0,1), e le posizioni centrali dei blocchi si spostano mediamente di 5° verso nord (p < 0,01) e di 5° verso est (p < 0,1), dirigendosi verso l’interno del continente (vedi Fig. 11b).

3) SETTORE PACIFICO OCCIDENTALE

L’analisi del pattern di blocco WPA evidenzia che il modello WP è il principale fattore di variabilità durante l’anno, in particolare nella stagione primaverile, quando spiega circa il 25% della varianza nella frequenza dei blocchi. Significative differenze sono state osservate tra le fasi positive e negative del WP durante la primavera: nella fase negativa si contano 16,2 giorni di blocco, il doppio rispetto ai 7,6 giorni della fase positiva (p < 0,01), come mostrato nella Figura 9c. Non si riscontrano, invece, differenze significative nella durata degli eventi di blocco. La fase del WP influisce marcatamente sulla posizione e sull’intensità del jet stream asiatico; con il WP in fase negativa, i blocchi si localizzano prevalentemente nella parte orientale del settore WPA, con uno spostamento medio verso est di quasi 10° in longitudine (vedi Fig. 11c).

La figura 11 mostra la distribuzione dei centri di blocco atmosferico in relazione alle fasi positive e negative di diversi schemi climatici. Le immagini sono rappresentate su mappe globali proiettate in modo polare (vista dall’alto del polo nord). Ogni parte della figura (a, b, c, d) corrisponde a uno schema climatico differente e a una specifica stagione dell’anno.

• 11a: Mostra la distribuzione dei centri di blocco durante le fasi positive (a sinistra) e negative (a destra) del North Atlantic Oscillation (NAO) durante l’inverno. Il NAO è un pattern climatico dell’Atlantico settentrionale che influisce significativamente sul tempo in Europa e Nord America.
• 11b: Illustra la distribuzione per il pattern SCAN durante l’inverno. Come discusso nel testo, il SCAN influenza l’Europa e le aree circostanti, evidenziando le differenze nella localizzazione dei blocchi tra la fase positiva e quella negativa.
• 11c: Si concentra sul Western Pacific (WP) durante la primavera. Questo segmento mostra come la localizzazione dei blocchi cambi tra le due fasi del pattern WP, che è dominante in questo periodo.
• 11d: Rappresenta il pattern Eastern Pacific (EP) durante l’inverno, mostrando le variazioni dei centri di blocco tra le fasi positive e negative.

La scala di colori da grigio chiaro a grigio scuro indica l’intensità o la frequenza dei blocchi, con toni più scuri che rappresentano un’occorrenza maggiore di blocchi in quelle specifiche regioni durante le fasi indicate. Questa visualizzazione aiuta a comprendere come i diversi schemi atmosferici influenzino la posizione e l’intensità dei blocchi atmosferici a seconda delle loro fasi (positiva o negativa).

4) Settore del Pacifico Orientale

L’unico impatto significativo di TCP sulla frequenza dei blocchi nell’EPA è stato rilevato in inverno, quando il pattern EP ha contribuito per oltre il 35% alla varianza dei blocchi. Durante la fase negativa di EP, il numero medio di giorni di blocco invernali era di 24,1, rispetto agli 8,6 giorni della fase positiva (p < 0,01; Fig. 9d). Inoltre, gli eventi di blocco invernali risultavano essere il 15% più ampi durante la fase negativa, sebbene questa differenza non fosse statisticamente significativa (p < 0,1). I valori positivi di EP erano associati a una netta estensione verso nord-est del getto del Pacifico e a un potenziamento dei venti occidentali sul Nord America occidentale. Al contrario, durante le fasi negative, i venti occidentali risultavano attenuati e la configurazione di flusso diviso sul Pacifico settentrionale favoriva l’insorgenza di blocchi, rendendoli più frequenti sopra l’Alaska e lo Stretto di Bering (vedi Fig. 11d), con i centri di blocco mediamente spostati di 8° verso ovest quando EP era in fase negativa.

5) Variabilità legata all’ENSO

Il ciclo ENSO influisce notevolmente sull’intensità e durata dei blocchi, in particolare durante l’inverno e nei settori EPA e WPA, con eventi di blocco più lunghi e intensi durante le fasi dominanti di La Niña (LN). L’intensità media dei blocchi invernali durante LN era di 3,2 per tutto l’emisfero settentrionale, mentre durante una fase calda dell’ENSO, la media invernale scendeva a 2,7, con una differenza statisticamente significativa (p < 0,01). Per settore stagionale invernale, i blocchi in ATL, EUR, WPA ed EPA risultavano rispettivamente più intensi del 14% (p < 0,05), 15% (p < 0,05), 16% (p < 0,05), e 52% (p < 0,01) durante LN, confermando i risultati di WI02 (vedi Fig. 10d). Inoltre, gli eventi di blocco erano del 23% (42%) più estesi nei settori WPA (EPA) per LN (p < 0,05; vedi Fig. 10c). Questi risultati sono coerenti con quelli trovati da Renwick e Wallace (1996), che hanno osservato varianze minori a 500 hPa durante gli anni di El Niño (EN), indicando un flusso più zonale e venti occidentali intensificati sul Pacifico settentrionale. Poiché l’indice di blocco (BI) è proporzionale ai gradienti di altezza meridionali, ciò suggerisce che le fasi LN sono caratterizzate da intensità maggiori (WI02).

Discussione

a. Impatto dell’ENSO sui blocchi atmosferici

La fase fredda dell’ENSO è tradizionalmente legata a un incremento nella formazione di blocchi atmosferici, particolarmente evidente sopra il settore del Pacifico e lo Stretto di Bering durante l’inverno, come indicato da Renwick e Wallace nel 1996, con un aumento di frequenza osservato durante la fase di La Niña. Anche WI02 hanno notato un numero maggiore di giorni con blocchi durante le fasi LN, in particolare nel settore del Pacifico, benché le variazioni non fossero statisticamente significative. Tuttavia, i nostri studi hanno mostrato differenze significative legate all’ENSO nella frequenza dei giorni con blocchi nei settori EPA e WPA. Questi scostamenti possono essere spiegati considerando la maggiore definizione regionale dei settori di blocco adottata nei nostri studi.

Un’altra possibile spiegazione riguarda il ruolo dell’ENSO nell’influenzare le aree preferenziali di formazione dei blocchi piuttosto che la loro frequenza. Un’analisi mediante il test t di Student ha evidenziato un maggior numero di giorni con blocchi spostati verso ovest durante la fase fredda dell’ENSO rispetto a quelli durante le fasi EN, concentrati sul Pacifico (Fig. 9e). In tal modo, durante la fase LN dell’ENSO, si registra un decremento dei blocchi nel settore EPA e un incremento nel settore WPA, senza variazioni significative nella frequenza totale dei blocchi sull’intero Pacifico. I giorni di blocco nel WPA aumentano durante la fase LN, mentre il settore EPA ne registra di più durante gli anni EN, sebbene questi risultati non siano stati significativi al livello di p < 0,1.

Inoltre, le posizioni centrali dei blocchi sono risultate spostate di 10° verso ovest (p < 0,05) durante la fase LN dell’ENSO. Questi dati sono coerenti con quanto trovato da van Loon e Madden nel 1981, che hanno osservato un incremento delle pressioni a livello del mare (SLP) sopra il Nord America durante EN, suggerendo una predilezione per la formazione di blocchi in quella regione, mentre nel Nord Pacifico si è verificato il contrario con un rafforzamento della depressione delle Aleutine durante la fase calda dell’ENSO. Pertanto, l’effetto dell’ENSO nel settore del Pacifico pare limitarsi a indicare le regioni predisposte alla formazione di blocchi, senza influenzare direttamente la frequenza di questi eventi, confermando la natura non lineare dell’ENSO, con i modelli LN che mostrano una risposta non diametralmente opposta a quella delle fasi EN. Questi risultati sono in linea con le osservazioni di Mullen nel 1989, il quale, attraverso simulazioni GCM, ha determinato che l’ENSO e le anomalie SST non modificano la frequenza dei blocchi, ma influenzano le località preferenziali di formazione dei blocchi nella regione del Pacifico.

Il Ruolo Dinamico dei TCP nei Fenomeni di Blocco Atmosferico

Diverse teorie hanno tentato di spiegare la formazione e la persistenza dei blocchi atmosferici. Queste includono l’interazione non lineare tra le onde planetarie (Egger, 1978; Kung et al., 1990) o tra il flusso a grande scala e le eddies transitorie (Reinhold e Pierrehumbert, 1982). Altre teorie evidenziano l’importanza delle onde di Rossby, amplificate a causa dell’instabilità sia barotropica (Simmons et al., 1983) sia baroclinica (Frederiksen, 1982). È stato proposto che i blocchi possano derivare dall’adattamento delle onde planetarie alle anomalie del flusso zonale medio (Kaas e Branstator, 1993), o dalla risonanza lineare di queste onde con le forze superficiali (Tung e Lindzen, 1979a,b). Modelli concettuali recenti collegano inoltre le eddies transitorie a bassa frequenza con gli eventi di blocco (Shutts, 1983; Tsou e Smith, 1990). Shabbar et al. (2001) hanno dimostrato il ruolo cruciale dell’NAO nei blocchi invernali nell’Atlantico, proponendo un modello semplice basato sulla teoria di Charney e DeVore (1979). Questa teoria postula che il blocco sia un equilibrio metastabile tra due configurazioni di flusso: una ad alto indice, con componente ondulatoria debole, e una a basso indice, con componente ondulatoria forte. Charney e DeVore (1979) considerano questi stati stabili in contesti regionali, compatibili con studi che analizzano il blocco su base regionale. Inoltre, le forze topografiche e termiche tra i continenti e gli oceani giocano un ruolo chiave nella determinazione dell’equilibrio stabile. Questi concetti sono corroborati dai risultati di Lupo et al. (2005), che osservano la persistenza degli eventi di blocco finché il flusso su scala planetaria rimane quasi stabile. Tuttavia, con l’evoluzione del flusso in una nuova fase, il supporto per i blocchi può venire meno. Lupo (1997) ha anche dimostrato l’indipendenza regionale dei blocchi. Infine, Shabbar et al. (2001) hanno fornito una spiegazione dinamica che lega l’NAO, i blocchi e il forcing termico asimmetrico zonale, provocato dal contrasto di temperatura tra terra e mare, che influisce sulla distribuzione termica zonale e, di conseguenza, sull’incidenza dei blocchi.Utilizzando questo approccio, sono stati elaborati i compositi di temperatura dell’aria superficiale (SAT) per entrambe le polarità del TCP significativo, utilizzando i dati mensili di temperatura dell’aria superficiale forniti dalle rianalisi del National Centers for Environmental Prediction–National Center for Atmospheric Research (NCEP–NCAR). Le differenze osservate sono state analizzate attraverso un test t di Student con un valore di significatività di p < 0.05. La Figura 12 illustra le differenze composite di SAT tra le fasi positive e negative dei modelli NAO, SCAN, WP e EP durante l’inverno, periodo in cui l’effetto del TCP sulla frequenza dei blocchi atmosferici è particolarmente evidente. I modelli risultanti mostrano un dipolo termico con segni opposti tra terra e mare: nei periodi favorevoli alla formazione di blocchi, predomina un netto contrasto caratterizzato da un “oceano caldo e terra fredda”. Nel settore ATL, durante una fase negativa del NAO, si osserva un aumento della temperatura sopra la Baia di Baffin e il Mare del Labrador, mentre si verifica un abbassamento della temperatura nei continenti europeo e asiatico settentrionali. Al contrario, con il SCAN in fase positiva, l’Europa interna sperimenta un marcato raffreddamento, che si accompagna a un riscaldamento relativo sul Mare del Nord e in Groenlandia. Il modello EP positivo evidenzia un dipolo termico con anomalie positive nell’interno del Nord America e negative sopra lo Stretto di Bering. Questa variabilità dei blocchi invernali è in linea con il modello concettuale di Charney e DeVore (1979) e Shabbar et al. (2001), che associano l’occorrenza di blocchi alle forzature dinamiche dei TCP nei settori ATL, EUR e EPA. Secondo questo modello, nei settori citati, il forcing termico e topografico asimmetrico zonale si allinea quando si manifesta il pattern di “oceano caldo/terra fredda”, favorendo così un ambiente ottimale per la formazione e la persistenza dei blocchi. Inoltre, la caratteristica invernale del WP si distingue per temperature superiori alla norma lungo la costa orientale dell’Asia e temperature inferiori alla norma che interessano il continente nordamericano durante la fase negativa del WP.

Conforme al modello concettuale, il forcing termico asimmetrico zonale dovrebbe favorire gli eventi di blocco WPA durante le fasi negative del WP in inverno. Tuttavia, l’analisi di regressione stepwise ha mostrato che solo il 14% della varianza nella frequenza dei blocchi WPA è attribuibile al pattern WP. Per comprendere meglio questi diversi modelli di blocco, sono state selezionate specifiche coppie di regioni oceaniche e continentali, come mostrato nella Figura 12. Queste regioni sono state definite in base alle aree di massima risposta positiva e negativa di temperatura nell’immagine.

Per ogni TCP e settore di blocco, è stato definito un indice di temperatura stagionale, calcolando la differenza media delle temperature dell’aria superficiale tra le regioni oceaniche e quelle continentali. Questo indice misura la differenza media di temperatura zonale tra queste aree. Le correlazioni lineari calcolate tra i giorni di blocco e gli indici di temperatura invernali mostrano una forte associazione, con valori di 0.68, 0.51 e 0.53 per i settori ATL, EUR e EPA rispettivamente, tutti con una significatività statistica (p < 0.01).

Questi risultati confermano l’influenza dei relativi TCP (NAO, SCAN e EP) nel modulare la circolazione atmosferica bloccante, inducendo gradienti anomali di temperatura superficiale. Questi contrasti termici tra terra e mare possono influenzare la frequenza dei blocchi modificando i gradienti di vento zonali associati alla temperatura. Tuttavia, nel settore WPA, il coefficiente di correlazione è sceso a 0.24, risultando non significativo, il che indica un comportamento distintivo dei blocchi in questa regione. Questo è in linea con gli studi di Nakamura et al. (1997) e Lupo (1997), che hanno esaminato i contributi di processi su vasta scala e sinottici nei blocchi delle regioni del Pacifico e dell’Atlantico.

L’analisi delle tendenze a lungo termine evidenzia che le serie temporali WPA mostrano una tendenza significativa nella frequenza dei blocchi di segno opposto rispetto ad altre tendenze regionali. Questo comportamento unico suggerisce che altri meccanismi potrebbero regolare la distribuzione asimmetrica della temperatura più del pattern WP, forse dovuti a condizioni superficiali particolari come la copertura nevosa eurasiatica e i fattori topografici come l’Himalaya. Inoltre, le anomalie della temperatura superficiale del mare nel Pacifico Nord potrebbero contribuire alla variabilità dei blocchi WPA.

La Figura 12 illustra le differenze invernali nei compositi della temperatura dell’aria superficiale (SAT) tra le fasi positive e negative di vari pattern atmosferici. Ogni pannello mette in evidenza una diversa configurazione:

• Pannello (a): Rappresenta la variazione di SAT associata alle fasi del North Atlantic Oscillation (NAO). Le aree con le maggiori risposte anomale di SAT sono contrassegnate da linee nere solide.
• Pannello (b): Mostra le differenze di SAT per il Scandinavian Pattern (SCAN), con regioni di massima risposta anomale delineate in modo simile.
• Pannello (c): Visualizza le variazioni di SAT per il Western Pacific pattern (WP). Le zone dove si registrano le maggiori differenze sono chiaramente delimitate.
• Pannello (d): Espone le differenze di SAT per l’Eastern Pacific pattern (EP), segnando anche qui le aree di massima risposta.

In ogni pannello, le regioni circoscritte mostrano dove le variazioni di temperatura sono più accentuate tra le fasi dei rispettivi pattern climatici. Queste osservazioni sono cruciali per analizzare l’impatto dei grandi schemi di circolazione sulla meteorologia locale, in particolare sulle temperature invernali. Le differenze indicate possono offrire preziose informazioni su come le fluttuazioni nei pattern di circolazione globale possano influenzare le condizioni climatiche regionali durante la stagione fredda.

La Figura 13 presenta le serie temporali della frequenza giornaliera anomala dei blocchi invernali (linea continua) e dell’indice di temperatura dell’aria superficiale (SAT) (linea tratteggiata) per vari settori geografici:

• Pannello (a) – ATL: Il grafico traccia le variazioni nel settore Atlantico. Un coefficiente di correlazione di 0.68 indica una correlazione forte, suggerendo che le variazioni significative nell’indice SAT sono strettamente associate a cambiamenti nella frequenza dei blocchi in questa regione.
• Pannello (b) – EUR: Per il settore Europeo, il coefficiente di correlazione è 0.51, indicando una correlazione positiva moderata tra l’indice SAT e la frequenza dei blocchi.
• Pannello (c) – WPA: Nel Pacifico Occidentale, il coefficiente di correlazione è solo 0.24, il che mostra una correlazione debole. Ciò implica che altri fattori, forse non direttamente correlati alla SAT, potrebbero influenzare la frequenza dei blocchi in questa area.
• Pannello (d) – EPA: Nel Pacifico Orientale, si registra un coefficiente di correlazione di 0.53, che rappresenta una correlazione moderata tra la frequenza dei blocchi e le variazioni dell’indice SAT.

In ciascun pannello, le linee tratteggiate rappresentano l’indice di temperatura dell’aria superficiale, mentre le linee solide indicano la frequenza dei blocchi. Le anomalie positive e negative indicano, rispettivamente, condizioni più calde o più fredde del normale e un aumento o una diminuzione della frequenza di giorni di blocco rispetto alla media. Queste visualizzazioni offrono un’analisi dettagliata di come i cambiamenti nelle temperature possano essere correlati con la frequenza dei blocchi atmosferici in diverse regioni durante l’inverno.

Tendenze Osservate nella Frequenza e Durata dei Blocchi Atmosferici

Le analisi a lungo termine mostrano che le frequenze dei blocchi atmosferici hanno evidenziato una tendenza al ribasso (al rialzo) nei giorni di blocco nelle aree dell’Atlantico (ATL) e dell’Europa (EUR) rispetto all’area del Pacifico Occidentale (WPA). Si nota che i cambiamenti nelle aree ATL e WPA sono correlati a variazioni contemporanee nell’incidenza dei blocchi, mentre le variazioni in EUR sono più marcatamente legate a riduzioni nella durata dei blocchi piuttosto che nel loro numero. Questi risultati indicano che tali tendenze osservative potrebbero essere in parte spiegate dai cambiamenti concomitanti nei fattori che influenzano la formazione (per ATL e WPA) e il mantenimento (per EUR) dei blocchi atmosferici.

Dal modello concettuale precedentemente discusso, è emerso che le modalità regionali influenzano la frequenza dei blocchi attraverso le distribuzioni anomale di temperatura collegate al TCP (Transito del Circolo Polare). Di conseguenza, i recenti trend di temperatura superficiale potrebbero essere parzialmente responsabili delle tendenze osservate nella frequenza dei blocchi. Gli studi di Hurrell (1996) e Thompson et al. (2000) hanno esaminato il ruolo del NAO/AO (Oscillazione Artica/Oscillazione Nord Atlantica) nelle tendenze recenti della temperatura dell’aria di superficie durante l’inverno, attribuendo al NAO circa il 30% della varianza interannuale emisferica e quasi metà del raffreddamento nel nord-ovest del Nord America e del riscaldamento in Europa. Pertanto, la stretta relazione tra NAO e frequenza dei blocchi suggerisce che il recente trend ascendente del NAO potrebbe essere un fattore contributivo al trend decrescente osservato nel settore ATL.

Tuttavia, considerando che la modalità WP (West Pacific) incide solo marginalmente sulla frequenza dei blocchi nel WPA, questo modello non riesce a spiegare l’aumento della frequenza dei blocchi in tale area. Infatti, il trend positivo recente dell’indice WP contraddice le aspettative, considerando l’aumento della frequenza dei blocchi nel WPA e la relazione negativa tra i due.

D’altra parte, le diminuzioni osservate nella durata e nei giorni di blocco nel settore EUR possono essere attribuite a cambiamenti significativi nei meccanismi che regolano la persistenza dei blocchi. Numerosi studi hanno dimostrato l’importante ruolo delle perturbazioni sinottiche superficiali e della ciclogenesi esplosiva a ovest della posizione del blocco nel sostegno degli eventi di blocco. Contemporaneamente, sono stati rilevati cambiamenti significativi nell’attività delle tempeste del Nord Atlantico che influenzano il settore europeo occidentale in inverno, con una diminuzione significativa della densità dei cicloni vicino alla Penisola Iberica.

Ulteriori studi sui meccanismi di mantenimento dei blocchi e sui fattori di forza coinvolti nei blocchi WPA sono necessari per confermare con maggiore certezza le tendenze osservate in questi settori.

Riepilogo e Conclusioni dello Studio sui Blocchi Atmosferici

In questo studio, è stato sviluppato un metodo automatizzato per rilevare strutture e eventi di blocco atmosferico, utilizzando una versione modificata dell’indice zonale TM90. La nuova metodologia esclude le strutture sinottiche che non rispecchiano un classico pattern di blocco e include blocchi rilevati in modo intermittente, con alcune longitudini all’interno dell’anticiclone bloccato che appaiono come non bloccate. Sono stati inoltre introdotti nuovi parametri quali la posizione del centro di blocco, le sue dimensioni e l’intensità, per una migliore caratterizzazione dei flussi bloccati. Questa metodologia è arricchita da un algoritmo di tracciamento che facilita l’assimilazione e la definizione degli eventi e delle durate di blocco, seguendo l’evoluzione individuale di ciascun flusso bloccato. Si evitano così problemi derivanti dai metodi tradizionali nell’identificare blocchi persistenti che potrebbero riflettere flussi bloccati differenti.

L’impiego di questo algoritmo oggettivo ha permesso di compilare la climatologia di blocco più estesa mai realizzata per l’Emisfero Settentrionale, fornendo risultati statistici robusti e descrivendo 55 anni di occorrenze e parametri di blocco. È stata proposta una nuova classificazione dei settori di attività di blocco, che offre una visione più dettagliata del comportamento regionale dei blocchi. Quattro settori (ATL, EUR, WPA e EPA) sono stati definiti in base alle diverse distribuzioni stagionali di blocco, evidenziando come gli eventi più lunghi, estesi e intensi siano più comuni sopra i settori oceanici nelle stagioni fredde, mentre gli eventi di blocco sono relativamente più frequenti nei settori continentali durante le stagioni calde.

Lo studio evidenzia che i TCP giocano un ruolo limitato nella frequenza dei blocchi. Non è stata rilevata alcuna variabilità dei blocchi correlata ai TCP per l’intero anno, tranne che durante la stagione invernale. In inverno, un solo schema emerge come modalità predominante di variabilità della frequenza di blocco per ciascuna regione, tutti spiegando più del 20% della varianza, ad eccezione del settore WPA, dove un segnale significativo è stato riscontrato solo in primavera.

È stato osservato che la variabilità regionale dei blocchi risponde prevalentemente ai corrispondenti TCP regionali, soprattutto per quanto riguarda la frequenza e la durata, supportando la classificazione regionale dei blocchi proposta in questo studio. I principali TCP che modulano le occorrenze di blocco nei settori ATL, EUR, WPA e EPA sono rispettivamente il NAO, SCAN, WP e EP, sebbene siano state riscontrate alcune dipendenze stagionali leggermente differenti nel settore WPA. Inoltre, lo studio ha dimostrato che l’influenza del ENSO è limitata alle intensità dei blocchi, con eventi di blocco più intensi che si verificano durante la fase LN, specialmente nel settore EPA, mentre non sono stati rilevati segnali ENSO nella frequenza dei blocchi.

Il collegamento tra i TCP e l’occorrenza di blocchi invernali è stato attribuito alla formazione, associata ai TCP, di gradienti longitudinali anomali nella temperatura dell’aria superficiale, identificando la forzatura superficiale e il contrasto termico terra-mare come possibili contribuenti alla variabilità dell’occorrenza dei blocchi su scale interannuali e decennali. Tuttavia, la variabilità del WPA non era coerente con il modello concettuale proposto da Charney e DeVore (1979), suggerendo che i meccanismi dinamici di blocco operanti nel WPA possano differire da quelli negli altri settori.

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