La circolazione globale, il motore di tutta la meteorologia. Che ruolo ha il sole? Cosa sono le macrocelle e perché ce ne sono tre? Chi ha svelato il mistero degli alisei? Nella tredicesima puntata de #lameteospiegata, una collaborazione con RSINews, allarghiamo lo sguardo e vediamo un po' più da vicino le dinamiche e le interazioni nella troposfera a livello globale.
"Può il batter d'ali di una farfalla in Brasile provocare un tornado in Texas?". Senza scomodare il matematico e meteorologo statunitense Edward Lorenz - così s’intitolava infatti una sua conferenza nel 1972 – il cosiddetto Effetto farfalla (Butterfly effect), parte della teoria del caos, può tornarci utile a introdurre il tema della tredicesima puntata de #lameteospiegata, la serie RSINews di approfondimenti meteorologici in collaborazione con MeteoSvizzera.
Rimanendo con lo sguardo all’intero globo, anche se sempre con un occhio alla scala locale, accompagnati dal meteorologo Luca Nisi di MeteoSvizzera, parleremo infatti di circolazione atmosferica globale… e, come già imparato anche nelle scorse puntate, non c’è forse nulla di più interconnesso su scala planetaria proprio dell’atmosfera.
Partiamo da lontano e proprio dalla scala globale, andando a caratterizzare e localizzare meglio la circolazione atmosferica: “In meteorologia e climatologia – spiega Luca Nisi – questo termine comprende tutti i meccanismi e i processi presenti nell’atmosfera terrestre, in particolare quella meteorologicamente attiva, ovvero la troposfera, per riequilibrare differenze di pressione e di temperatura. Quando infatti in natura abbiamo una situazione di disequilibro, con la presenza di gradienti, l’atmosfera cerca di riequilibrarli, principalmente tramite dei processi fisici. Nell’atmosfera meteorologica i gradienti termici barici (di pressione) vengono riequilibrati principalmente con uno spostamento di aria, in poche parole tramite le correnti e il vento”.
In meteorologia ci sono due gruppi principali della circolazione atmosferica: la circolazione generale, su scala planetaria che riequilibra le differenze termiche tra equatore e polo tramite 3 macrocelle (“le vedremo nel dettaglio in seguito” anticipa Nisi) e delle circolazioni su scala più piccola, da quella sub-continentale a quella locale. “Quest’ultime sono anche definite come circolazioni secondarie. La circolazione sub-continentale è causata dalla differenza termica tra continenti ed oceani: la crosta terrestre infatti assorbe molta più radiazione solare, si scalda maggiormente ed emette maggior radiazione infrarossa verso l’atmosfera rispetto alla superficie oceanica. Si crea così uno scompenso termico con appunto la formazione di gradienti (differenze, ndr) e dà vita ad una nostra vecchia conoscenza, ovvero la circolazione di Walker (vedi #lameteospiegata El Niño e La Niña). Questa circolazione è tipicamente stagionale e dà luogo per esempio ai monsoni. Le circolazioni locali infine, sono causate anch’esse da uno scompenso termico, ma su scala più piccola e infatti le conosciamo bene anche alle nostre latitudini. Possono essere causate dalla presenza di montagne, grandi laghi o mari, mentre i venti che tendono a riequilibrare questi disequilibri termici sono associati ai nomi delle brezze”. Ma su quest’ultime non sveliamo troppi dettagli: il vento sarà infatti uno dei protagonisti futuri della serie #lameteospiegata.
In tutto questo qual è invece il ruolo del Sole, la stella al centro del sistema solare da cui dipendiamo? “Da un punto di vista generale, la risposta a questa domanda è molto semplice: il Sole è il motore di tutte le circolazioni atmosferiche citate prima, da quelle su scala planetaria a quelle su scala più locale. Su larga scala dobbiamo pensare che l’irraggiamento sulla superficie terrestre ha un’intensità variabile, ovvero decresce con l’aumentare della latitudine. In poche parole: più ci spostiamo verso i poli e minore è l’intensità della radiazione solare. Per i più curiosi, in fisica c’è una norma che descrive questo aspetto: la legge di Lambert, che afferma come l'illuminamento prodotto da una sorgente su una superficie sia direttamente proporzionale all'intensità luminosa della sorgente e al coseno dell'angolo d’incidenza dei raggi luminosi, ed è inversamente proporzionale al quadrato della distanza dalla sorgente. Se applichiamo questa legge ai raggi solari che arrivano sulla Terra, possiamo osservare che: l’intensità luminosa del Sole è costante, mentre la distanza Sole-Terra è variabile a causa dell’orbita ellittica del nostro pianeta intorno alla sua stella, ma anche questa - se presa in un preciso momento istantaneo - è pure da considerare costante. L’unico parametro che varia notevolmente è quindi l’angolo d’incidenza dei raggi solari sulla superficie terrestre: perlopiù perpendicolare all’equatore, molto inclinato ai poli. Riassumendo e semplificando: più l’angolo d’incidenza si discosta dai 90° equatoriali e minore è l’irraggiamento. È anche per questo motivo che all’equatore fa caldo e al polo fa freddo!
Questo enorme scompenso termico viene quindi riequilibrato dalla circolazione atmosferica su larga scala: “Se la Terra non ruotasse anche sul suo asse, questo riequilibrio sarebbe fatto da correnti più o meno dirette dall’equatore ai poli. Ma la rotazione terrestre, combinata ad alcune proprietà fisiche (come per esempio la spinta di galleggiamento, che spinge l’aria calda – più leggera - a salire verso gli strati più alti dell’atmosfera) fanno sì che questo riequilibrio non sia una semplice corrente lineare tra equatore e polo nord ed equatore e polo sud, ma va a formare delle celle su larga scala, anche conosciute con il nome di macrocelle”.
La seconda parte de #lameteospiegata dedicata alla circolazione globale verrà pubblicata sabato 12 agosto 2023. In questa seconda e ultima parte andremo ad analizzare nel dettaglio le macrocelle, ovvero la cella di Hadley, Ferrel e Polare.
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#lameteospiegata è una serie RSINews, in collaborazione con MeteoSvizzera, che nasce con l’intenzione di approfondire, una volta al mese, un tema meteorologico non per forza legato alla stretta attualità. La missione: renderlo accessibile e comprensibile.
Il blog completo de #lameteospiegata è disponibile sul sito web di RSI.