Link Tropicale e Circolazione Globale

[Massimo M.]

Se abbiamo in mente lo schema della circolazione troposferica globale lungo i meridiani oggi ci accorgiamo che i conti non tornano.... Manca una cella... quale?

https://i.imgur.com/150twkI.jpg

https://i.imgur.com/EtOGZsG.jpg

[Angelo]

Se ve lo steste chiedendo, è la cella di Hadley, ossia la cella che teoricamente parte dall'equatore (più correttamente dall' Itcz, ossia l'equatore meteorologico) per terminare teoricamente ai tropici, creando un hp permanente, causa dei deserti.
Questa cella dovrebbe essere isolata dalla nostra, quella delle medie latitudini.
Teoria e pratica raramente coincidono.

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[Massimo M.]

Esatto Angelo ..... lo schema di circolazione globale va inteso come media statistica nel tempo e lungo la circonferenza terrestre... certamente negli ultimi tempi non siamo abituati ad una cella di hadley così frequentemente contratta ......

[StefanoArbizzano]

È lo schema che si ripete sempre negli ultimi importanti peggioramenti da settembre scorso o sbaglio?

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[Massimo M.]

È lo schema che si ripete sempre negli ultimi importanti peggioramenti da settembre scorso o sbaglio?

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Diciamo che è una configurazione figlia dell'ESE warm del febbraio/marzo 2018. La primavera/estate 2018 è stata caratterizzata da un apporto tropicale con eventi di flash flood su tutto il perimetro del bacino del Mediterraneo, compresa l'Africa settentrionale. Nel mese estivo siamo stati sotto il dominio tropicale mentre con l'autunno 2018, il ritiro dell'ITCZ ha visto l'interazione della Rossby atlantica con l'afflusso tropicale che nelle fasi perturbate è stato estremizzato come il caso della tempesta Vaja. Nel mese invernale siamo stati invece sotto il dominio della cella polare anche se dalle nostre parti non ce ne siamo accorti. La costante è quindi il flusso tropicale anomalo che vede una circolazione spesso zonale sulle regioni del Sahara occidentale, con una contrazione dei northeasterly trade winds in corrispondenza del continente Africano. Ora questa modalità sul Sahara occidentale è indice di modifica della cella di Walker sul comparto Atlantico/Africano... domani o sabato se riesco spiego meglio

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[StefanoArbizzano]

Grazie della spiegazione, anche se complessa, i cicloni che dall'Oceano Indiano stanno colpendo a ripetizione l'Africa orientale sub equatoriale sono conseguenza di questa anomalia?

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[Massimo M.]

Grazie della spiegazione, anche se complessa, i cicloni che dall'Oceano Indiano stanno colpendo a ripetizione l'Africa orientale sub equatoriale sono conseguenza di questa anomalia?

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Difficile dirlo ma probabilmente c'è qualche legame ... quando si modifica la cella di Walker gli effetti sono globali con variazioni anche sulle altre celle.

In corrispondenza dell'ITCZ lo schema di circolazione lungo i meridiani media la circolazione di Walker. Si tratta di una serie di celle disposte lungo la circonferenza dell'equatore radiativo (ITCZ). Questa circolazione è in genere dettata dalle differenze termiche su vaste aree lungo l’asse equatoriale.

https://www.climate.gov/sites/default/files/styles/inline_all/public/Walker_Neutral_610.jpg

La più nota circolazione di walker riguarda l'area pacifica e modula l'ENSO (nino/nina). Ma esiste anche una circolazione analoga sull’Atlantico che in genere vede una circolazione al suolo orientale e in quota occidentale. Tale circolazione è frutto della relazione termica Continente africano/oceano atlantico/Amazonia.
Questo video a tal proposito è molto interessante:


https://www.youtube.com/watch?v=s7lVGhTPQAY

Ora in una vasta fascia che va dalla Guinea fino al Marocco capita ha normalmente venti orientali che escono dal deserto in direzione dell’oceano atlantico. Ovviamente si tratta di una caratteristica statistica perché temporaneamente ci possono essere venti occidentali collegati sia alla Rossby atlantica sia al flusso sub-tropicale. In questo periodo sembra che il flusso subtropicale sia particolarmente vivace sul continente africano e spesso ci sono richiami da SW che si spingono fino alla Guinea andando ad insidiare la zona di competenza della convergenza intertropicale.
Questo significa che nella nostra cella di Walker (atlantica) siamo probabilmente entrati in una rara modalità Nino atlantico cioè con una circolazione invertita tra Atlantico e Africa.
In realtà la tendenza ad una ripresa delle precipitazioni sul Sahara e sul Sahel è ormai in corso da un decennio. Le ricerche dei proxy africani hanno mostrato che l’andamento delle precipitazioni in questa zona ha un andamento multidecadale, legata alle SST atlantiche e quindi all’indice AMO.

https://journals.ametsoc.org/doi/full/10.1175/JCLI-D-13-00242.1

Questo processo sembra quindi invertire la cella di Walker. Infatti esiste una correlazione inversa tra le anomalie di precipitazione tra Sahara/Sahel e l’Amazonia

https://www.researchgate.net/publication/330326998_An_Externally_Forced_Decadal_Rainfall_Se esaw_Pattern_Over_the_Sahel_and_Southeast_Amazon

Ma non è solo l’AMO che governa la variabilità esistono anche dei feedback che a lungo termine stabilizzano le SST. La presenza di acqua nel suolo modifica il bilancio radiativo in quanto mantiene più basse le temperature dalla superficie a causa del calore latente di evaporazione. Se la tendenza è a lungo termine e avviene anche un rinverdimento e le specie vegetali incremento l’efficienza di evapotraspirazione e modificano le caratteristiche della superficie terreste modificando ulteriormente il bilancio radiativo. Paradossalmente più acqua e più verde significa più calore a disposizione della convezione anche se le temperature massime sono calmierate.
Relativamente alle forzanti ed ai feedback sono molto interessanti questi studi che provano a dare una spiegazione alla forestazione del Sahara e alla sua deforestazione nel periodo compreso tra 8500 e 6500 anni fa.

https://advances.sciencemag.org/content/3/1/e1601503
https://www.researchgate.net/publication/249612242_Mechanisms_for_the_Onset_of_the_African_ Humid_Period_and_Sahara_Greening_145-11_ka_BP

[StefanoArbizzano]

Grazie Massimo della esauriente spiegazione e degli articoli di riferimento, è un tema di sicuro affascinante anche perché influenza non poco il nostro clima nel Mediterraneo

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[Massimo M.]

Queste sono le anomalie di altezza geopotenziale a 1000mb dell'estate 2018

https://i.imgur.com/A15coxP.gif

Si può osservare che l'estate 2018 è stata caratterizzata da un'anomalia barica negativa sul sahara e una positiva in amazzonia.

E questo è il confronto del mese di aprile 2018 con aprile 2019

https://i.imgur.com/m9oMGfr.gif

https://i.imgur.com/mWLZ8bU.gif

Notare che la configurazione in area tropicale è praticamente simile ma con anomalie più rilevanti nel 2018. D'altronde nel 2018 eravamo ancora sotto l'influenza del condizionamento dell'ESE di marzo.
Per questa ragione mi aspetto in area meditarranea un'estate 2019 con caretteri simili a quella del 2018 e cioè calda e umida

[StefanoArbizzano]

Impressiona l'anomalia di questo anno, c'è il rischio di una periodo estivo con fenomeni violenti come lo scorso anno nel bacino del Mediterraneo...

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[samurai]

Very interesting :many thanks:canna

[Massimo M.]

Qui se avete voglia di leggere un altro interessante articolo di come il rinverdimento del Sahara potrebbe aver modificato l'attività ENSO nel medio olocene e di come potrebbe modificarlo nel futuro

https://www.nature.com/articles/ncomms16020

"Here, we propose that the changes in the WAM are instead the crucial factor for altering the Walker circulation, through changes in equatorial Atlantic SSTs (Atlantic Niño) (Fig. 8). We demonstrate the importance of Saharan vegetation and the associated decrease in airborne dust concentration in amplifying the mechanisms by which the ENSO variability is reduced in the MHPMIP simulation. The Saharan vegetation and dust reduction act as additional players in enhancing the WAM northward expansion and its associated feedbacks."

[Massimo M.]

Il rinverdimento del Sahara avvenne in un periodo "caldo"... Dopo il periodo verde del Sahara ci fu una lenta riduzione delle temperature globali fino all'epoca preindustriale e qui mi fermo .... ora ci sono numerosi studi che attribuiscono questo raffreddamento anche all'espansione della desertificazione per la variazione dell'albedo...

Questo ad esempio:http://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:805880/FULLTEXT01.pdf

Il suolo del deserto ha un effetto albedo molto più forte della foresta amazzonica.. Questo è il grafico della riflettanza (albedo in base alle varie lunghezze d'onda)

https://i.imgur.com/Iz5XpdC.jpg

Nel campo della radiazione solare visibile quella più potente in termini di W/m2 l'albedo della foresta è quasi nullo mentre quello del suolo è mediamente intorno a 0.35. L'albedo diventa simile nell'infrarosso vicino per poi divergere nuovamente a favore del deserto con l'infrarosso lontano. La clorofilla degli alberi assorbe quindi quasi tutta la potenza solare nel campo del visibile fino a circa 650 nm; tra 650 e 1400 nm la vegetazione tende a riflettere in modo significativo, mentre oltre i 1400 nm i processi evapotraspirativi assorbono nuovamente l'infrarosso.

https://i.imgur.com/Xunf2VK.jpg

Ora facciamo quattro conti alla carlona di quanto potrebbe incidere il rinverdimento del Sahara sul bilancio radiativo terrestre..

1) La radiazione media annua incidente a livello della superficie sul Sahara è pari a circa 300 W/m2 (al netto ovviamente dei processi radiativi atmosferici);
2) Mediamente da un'area desertica ad un'area di foresta pluviale l'albedo passa da 0.35 a 0.05 e questo si traduce in un surplus di assorbimento radiativo a livello della superficie terrestre di 90 W/m2
3) La superficie complessiva del Sahara + Arabia Saudita è pari a 16.000.000 km2 mentre la sfera terrestre colpita dalla luce solare è pari a circa 127.000.000 km2
4) Questo si traduce con una forzante radiativa media sul disco terrestre colpito dalla radiazione solare di circa 11.3 W/m2

In confronto all'attuale forzante antropogenica (circa 2.5 W/m2) questo dato è enorme ed è anche molto più elevato del feedbak di modifica dell'albedo per la fusione dei ghiacci artici

[StefanoArbizzano]

Grazie, anche delle spiegazioni, argomento molto interessante anche se complesso

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