Corso di Meteorologia Online completo per velisti – 3
Capitolo 3: La ciclogenesi, i fronti caldi e freddi
Nel secondo capitolo di questo corso di meteorologia abbiamo parlato di alte e basse pressioni, di circolazione globale dell’atmosfera, e dell’effetto Coriolis.
Riprendiamo dall’ultimo punto riguardante la circolazione globale dell’atmosfera, corretta tenuto conto dell’effetto di Coriolis.
Meteorologia – Effetto Coriolis in azione a livello globale
Il primo disegno stilizza le zone di alte pressioni subtropicali e polari, le zone di basse pressioni equatoriali e subpolari. Il secondo riporta il diagramma sul mondo reale con i contorni dei continenti. Questo mette in evidenza che esistano delle alte pressioni nel’Atlantico e Pacifico. Per quanto ci riguarda basti pensare all’alta pressione delle Azzorre. Gli Americani la chiamano la Bermuda high a testimonianza del fatto che non sia statica nella sua posizione.
Nell’Atlantico del Sud troviamo la grande alta pressione di Sant’Elena che sbarra la navigazione diretta da Europa a Capo di Buona speranza. Ne abbiamo parlato approfonditamente in un articolo dedicato proprio a questa rotta. Capo di Buona Speranza: rotta sul Promontorio delle Tempeste. In pacifico la situazione è analoga, stiamo mettendo a frutto i principi di meteorologia applicandoli al mondo reale.
Meteorologia: La situazione sinottica media a livello globale
Innanzitutto dovrei prima spiegare che cosa sia una carta sinottica. Una carta sinottica è una delle molte possibili rappresentazioni dello stato attuale o delle previsioni in meteorologia. Una carta sinottica può descrivere uno stato attuale partendo da dati osservati. La stessa può essere usata per rappresentare una situazione futura in base alle elaborazioni di un modello matematico previsionale.
Cos’è una carta sinottica
Una carta sinottica riporta una moltitudine di informazioni la più importante delle quali è il livello di pressione atmosferica per tutta l’are coperta. La pressione media mondiale è di 1013 millibar (o più precisamente ectopascal). Pertanto ogni zona che abbia una pressione inferiore a 1013 mb si trova più prossima ad una bassa pressione. Una zona con pressione superiore a 1013 mb è indice della prossimità di una alta pressione.
Cosa sono le isobare
Per facilitare la lettura di una carta sinottica, ogni punto con ugual pressione è unito da una linea detta isobara. Le isobare sono disegnate a scaglioni ogni due o cinque millibar a seconda della scala della carta. Se saltiamo di isobara in isobara verso valori sempre più bassi arriveremo a trovare il centro di un ciclone (bassa). Se saltiamo verso valori sempre più alti andremo a trovare la zona di alta pressione. Se eliminassimo tutte le isobare e tenessimo solo il centro di cicloni ed anticicloni avremmo dei cerchi sparsi per il pianeta.
Le alte e le basse pressioni sulle carte sinottiche
Una serie di cerchi si ripeterà lungo le altitudini subpolari di entrambi gli emisferi e sulla fascia equatoriale. I centri di ciascuna di queste depressioni avrà un valore di pressione inferiore a 1013 millibar. Allo stesso modo vedremo in corrispondenza delle zone tropicali e dei poi dei cerci che rappresentano anticicloni. I loro centri avranno pressione superiore a 1013 millibar, come avevamo già detto. Identificare cicloni ed anticicloni è cruciale e per questo siamo aiutati da simboli. Una L (per Low) o una B (per Bassa) indicherà una bassa pressione o un ciclone. Una H (per High) o una A (per Alta) indicherà le alte pressioni o anti-cicloni.
Nel precedente capitolo abbiamo visto come il vento di superficie circoli dalle alte alle basse pressioni. Abbiamo anche visto come lo faccia in linea non retta per l’effetto Coriolis. Nell’emisfero boreale questo determina una circolazione convergente antioraria di una massa calda che si innalza. Per contro dall’alta quota alla superficie una alta pressione si manifesta come una massa d’aria divergente con rotazione oraria.
Meteorologia: tutto è in movimento
Partendo da questo collage di foto satellitari si osservano bene i treni di basse pressioni equatoriali e subpolari. Un aspetto importante da ricordare è che le basse pressioni sono caratterizzate da masse calde ed umida che sale. Le alte pressioni da masse che almeno in quota è fresca e secca, priva di umidità. Per questo motivo è solo in corrispondenza delle basse pressioni che abbiamo delle formazioni nuvolose ben identificabili dalla foto. In corrispondenza delle alte pressioni non c’è nuvolosità perché l’aria non contiene umidità.
Quanto abbiamo tracciato un esempio di situazione sinottica media globale questa rappresenta una media. Possiamo dire che sul lungo termine tutto tende a riportarsi a questo stato globale. Ma ogni giorno la situazione sarà diversa, questo perché i sistemi meteorologici non sono statici ma sono in continuo movimento. La risposta al perché del loro continuo movimento non dovrebbe stupirvi: sono i flussi a getto in alta quota che muovono i sistemi meteorologici.
Questo significa che ogni ciclone che si forma, nascerà e viaggerà a gran velocità verso Est prima di riassorbirsi. Un nuovo ciclone seguirà la prima, creando un treno continuo di depressioni. Il loro spostamento schiaccerà e deformerà o sposterà le alte pressioni. Il tutto con la tendenza a ritornare alla situazione media descritta inizialmente.
Meteorologia: i quaranta ruggenti e i cinquanta urlanti
Il carosello di depressioni più facilmente osservabile è quello che continuamente viaggia intorno all’Antartide. Ad altitudini sub polari prossime al circolo polare ci sono depressioni in costante formazione e circolazione. Il loro effetto e i loro forti venti si fanno sentire alle latitudini dei quaranta ruggenti e i cinquanta urlanti. Il nome derivato appunto dalla costate presenza di forti venti che oscillano intorno alla direttiva delle depressioni. Ovvero venti che nell’emisfero australe oscillano tra il Nord-Ovest e il Sud-Ovest.
Nell’emisfero boreale, per chi vive in Europa questo stesso fenomeno si vede bene con la ciclogenesi Nord Atlantica. Le depressioni si formano in prossimità di New York per poi dirigersi verso l’Europa. La rotta che seguono costeggia inizialmente il continente americano per poi puntare sull’Irlanda. In estate i centri depressionari viaggeranno a latitudini più elevate anche sopra il circolo polare. D’inverno invece sono più basse tra i quaranta e i cinquanta gradi di latitudine e pertanto interessano anche l’Italia. In estate invece l’Italia tende ad essere interessata dalla prevalenza di alte pressioni e dunque di vedere poche nuvole o pioggia. Queste si troveranno molto più a nord ed interesseranno il nord Irlanda e i paesi scandinavi.
Meteorologia: le Pilot Charts
Tornando a parlare di condizioni medie è utile consultare per ogni mese dell’anno le Pilot Charts. Queste carte ci danno ulteriori indicazioni rispetto alle condizioni medie di ogni periodo dell’anno. Se prendiamo quella del Nord Atlantico a Giugno vedremo chiaramente che i venti prevalenti siano quelli del settore Sud-Ovest. Specialmente sulla rotta da Inghilterra a Stati Uniti: questo è il motivo che rende la OSTAR una regata tanto difficile. Questo non vuol dire che il vento è sempre solo ed esclusivamente da quel quadrante, ma lo è in prevalenza.
Altro dato interessante al centro di ogni rosa sono i giorni di bonaccia attesi per quel periodo dell’anno. Nel grafico più piccolo invece il numero di giorni di tempesta superiore a forza 8.
Se osserviamo la stessa carta per il Mediterraneo in Aprile vediamo una situazione più variegata, con una leggera prevalenza di Maestrale. Maestrale che arriva in Italia in quel periodo dell’anno sulla scia delle grandi depressioni atlantiche. Il numero di giorni di bonaccia ad Aprile è una mezza dozzina circa. In estate raggiunge quasi due giorni su tre per via delle alte pressioni di cui prima.
La circolazione globale
Riepiloghiamo ancora una volta con questa bella immagine la circolazione globale. Qui è facile vedere le fasce di ciclogenesi in corrispondenza del jet stream sub tropicale.
Meteorologia: masse d’aria calda e fredda ed i fronti
Riprendendo l’immagine dei jet stream potremo notare come questi dividano masse di temperature diverse. Per esempio a nord del jet stream subpolare soffiano in prevalenza venti di Nord-Est gelidi. A Sud di questo flusso a getto prevalgono i venti di Sud-Ovest caldi ed umidi. L’incontro di queste masse d’aria di temperature diverse è la chiave per comprendere la meteorologia.
Dove si incontrando masse diverse si forma un fronte, perché le masse d’aria si mischiano mal volentieri. Se abbiamo semplicemente aria calda contro fredda parleremmo di un fronte stazionario. Quando invece una massa d’aria calda ed umida spinta dai venti di Sud-Ovest avanza verso l’aria fredda abbiamo un fronte caldo. I venti gelidi di Nord-Est che portano gelo contro quella calda ed umida ne formano uno freddo che avanza.
I fronti caldi sono rappresentati su una carta sinottica con dei semicerchi (rossi se la mappa è a colori). I fronti freddi sono rappresentati da triangoli (blu se la mappa è a colori). Uno stazionario è indicato da alternanza di triangoli e semicerchi da lati opposti della linea che rappresenta il fronte. Semicerchi e triangoli alternati ma dallo stesso lato della linea del fronte rappresentano un fronte occluso. Il fronte occluso si manifesta quando una depressione è già in fase avanzata e masse calda, fresca e fredda si accavallano su più livelli. Capire i cosa sono e come si comportano i fronti è una chiave per capire tutta la meteorologia.
Meteorologia: masse d’aria in movimento
Con la spinta verso sud dei venti polari e quella verso nord dei venti caldi i fronti non rimangono stazionari. Queste due forze opposte andranno a creare un fenomeno meteorologico rotativo. Un ciclone appunto: sia il vento da nord che quello da sud giungono da alte pressioni dirette ad una bassa pressione. Entrambi questi venti puntano al centro della depressione ma per l’effetto di Coriolis sono deviati. I venti da Nord diventano venti da Nord-Est e i venti di Sud diventano venti di Sud-Ovest.
Continuando nella loro spinta danno vita ai due fronti caratteristici di ogni ciclone, quello caldo e quello freddo. Entrambi avanzano in tandem verso Est trascinati dai jet stream in quota con venti in rotazione antioraria ascendente.
Meteorologia: la frontogenesi
Questo meccanismo con masse che spingono in direzioni opposte l’una contro l’altra prende il nome di frontogenesi. Ogni massa avanza associata al proprio fronte, caldo e freddo, dove incontra l’altra massa d’aria.
Dunque partendo dalle due masse d’aria confinanti che formano un fronte stazionario queste spinte daranno vita ai due fronti. Col maturare della depressione entrambi invaderanno progressivamente sempre più il campo dell’altra massa d’aria. L’aria calda di Sud-Ovest salirà salendo sopra la massa fredda, perché più leggera. Il fronte freddo invece avanza come un cuneo che spinge e di infila sotto la massa calda.
Il ciclo di vita di una depressione
I due fronti in avanzamento inizialmente formano una leggera collina, nella loro rappresentazione grafica. Progressivamente assumeranno la forma di una V rovesciata con il fronte caldo che avanza seguito da quello freddo. Man mano che il ciclone matura i due fronti arrivano a raggiungersi ed accavallarsi. Questi punti di accavallamento fra fronti di tipo diverso sono appunto dei fronti occlusi. La presenza di fronti occlusi indica che stiamo osservando una depressione già molto matura e in fase di riassorbimento.
La sua energia iniziale sta per essere livellata, ovvero il suo centro di bassa pressione è stato progressivamente riempito con aria più fresca. Questo ne causa il progressivo innalzamento della pressione media fino a che la depressione perde energia. Le masse mischiandosi ed accavallandosi non disegnano più fronti precisi. Sul fine vita di un ciclone la situazione dei fronti è spesso molto confusa e di difficile interpretazione. Quando i fronti non sono più facilmente descrivibili troviamo sulle carte sinottiche una linea nera. Questa indica solo una linea di instabilità, ovvero pezzi della vecchia depressione con zone nuvolose. Queste possono portare piogge e groppi o colpi di vento; non vanno sottovalutate.
Circolazione globale – una sintesi
In questo terzo capitolo del nostro corso di meteorologia abbiamo iniziato col parlare della circolazione atmosferica globale. Abbiamo parlato di carte sinottiche e di situazione sinottica media. Da questa abbiamo parlato del movimento costante dei sistemi meteorologici sotto l’influenza dei jet stream. Osservando la mappa globale abbiamo visto che ci sono fasce dove si formano treni di depressioni in costante movimento. Ognuna di queste depressioni nasce dall’incontro di due masse di temperature diverse. I venti da Nord-Est e quelli da Sud-Ovest danno vita alla genesi dei fronti di una depressione. I fronti caldi e freddi sono un punto cardine per capire la meteorologia.
Nei prossimi capitoli
Il prossimo articolo sarà interamente dedicato alle caratteristiche dei fronti caldo e freddo. Sono talmente centrali alla meteorologia che dobbiamo analizzarli nel dettaglio. Capire quali nuvole sono associate a ciascuno di essi, che tipo di pioggia possiamo trovare. Quali fronti portano temporali e condizioni violente e quali passano senza grossa violenza. Quali sono pericolosi per il navigatore e come comportarsi con ciascuno di essi. Inoltre possiamo dividere una depressione come un orologio in aree diverse. Questo descriverà il ciclo di vita che come navigatori vivremo migliaia di volte e dobbiamo capirne a fondo le dinamiche.
