Relazioni VPT-VPS, onde planetarie e Rossby breaking wave

[gianni]

L'ozono agisce con un riscaldamento della stratosfera per assorbimento degli UV, nelle aree in cui ovviamente è presente radiazione solare. Una mancanza di ozono produce un raffreddamento dello stratosfera e un riscaldamento della bassa troposfera. Negli primi due interessanti articoli che hai riportato si studiano gli effetti climatici di lungo periodo nel SH. Cioè il jet stream del SH climaticamente si è spostato verso il polo a causa dello squilibrio radiativo.

Nell’ultimo articolo si riporta come ho indicato gli effetti del jet stream sulle concentrazioni di ozono: “It is conjectured that the local ozone maximum and tropopause inversion layer may be associated with mixing processes in the layer where stratospheric and tropospheric circulation cells come into contact near the core of the subtropical jet stream.” Cioè I massimi di concentrazione di ozono si verificano nelle aree di breaking wave o surf zone. Questo perché la circolazione stratosferica di Brewer-Dobson viene ripresa con il frangere della Rossby che come un’onda marina cattura l’aria stratosferica e la riporta in troposfera. Nelle zone soggette ad alta frequenza e intensità del breaking wave converge il flusso stratosferico proveniente dalle zone equatoriali ricco di ozono.

A livello climatico le variazioni di ozono su grandi aree (tipo SH) hanno un impatto sul bilancio radiativo e rappresentano degli elementi in grado di modificare la posizione climatica del jet stream.

A livello meteorologico l’effetto dell’ozono è una forzante debole e comunque agisce solo dove è presente radiazione solare. La distribuzione attuale della concentrazione di ozono non è altro che la rappresentazione dello stato della circolazione di Brewer-Dobson.

Guardando la mappa delle anomalie attuali di ozono possiamo anche fare delle considerazioni:

• In area tropicale si nota un lieve deficit proprio nelle zone dove si è concentrata la MJO (fasi 6,7,8). Questo perché il flusso verticale che alimenta la circolazione di Brewer-Dobson è li e quindi l’ozono che si forma viene costantemente diluito da aria nuova che entra.

• In area polare NH vi è una carenza . Questo è normale anche in relazione al fatto che quest’anno non ci sono stati particolari intrusioni d’onda nel core polare

• Nella zona delle Azzorre c’è una concentrazione maggiore a testimonianza che l’onda planetaria atlantica W2 è stata vivace ma purtroppo bassa e quindi non intrusiva.

• Tra Siberia e Alsaska c’è un’altra zona di concentrazione dovuta all’attività della W1. In questo caso è stata intrusiva.

Nella media climatologica invece appare che tendenzialmente le massime concentrazioni di ozono si trovano vicine al polo geomagnetico nord

[Massimo M.]

Nella media climatologica invece appare che tendenzialmente le massime concentrazioni di ozono si trovano vicine al polo geomagnetico nord

La mappa che avevo postato riguardava la deviazione %

Questa è la mappa delle concentrazioni. Direi che le differenze con la media climatologica sono lievi.



Nell'emisfero boreale la morfologia complessa genera delle ampie rossby planetarie per cui l'attività d'onda è molto più efficace rispetto all'emisfero australe. Le massime concentrazioni si verificano infatti nelle surf zones caratteristiche delle onde planetarie.

Nel 2019 c'è stato un SSW nell'emisfero australe che riporto l'ozono quasi su valori normali.

La presenza di ozono nel SH è quindi ridotto non solo per i CFC ma anche a causa della scarsa incisività del breaking wave della rossby.

[Massimo M.]

Questi sono gli effetti sulla concentrazione dell'ozono nel SH a causa del SSW del 2019

[gianni]

Ho notato che quando il flusso elettronico è meno intenso le concentrazioni di ozono sono maggiori alle alte latitudini e minori alle alte e viceversa nei periodi quando il flusso elettronico si fa più intenso.

Flussi elettronici in sequenza da dicembre 09 a febbraio 2010

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Getti inverno 09/10

[gianni]

Flusso elettronico in sequenza da dicembre 15 a febbraio 16







getti inverno 15/16

[gianni]

Sappiamo che radiazioni solari inferiori ai 242 nm scindono l'o2 in due molecole di ossigeno atomico, le quali le une si combinano con altro o2 a formare l'o3.
Le radiazioni in lunghezza d'onda tra i 240 nm e i 340 nm scindono l'o3 e formano una molecola di o2 e una di ossigeno atomico.
Nelle zone equatoriali avviene invece la maggiore produzione di ozono perché queste regioni sono più esposte all'irraggiamento solare, ma gran parte delle molecole di ozono prodotte sull'equatore sono trasportate dai venti stratosferici verso i poli.
Si può ipotizzare che quando il vento solare si fa più intenso e il flusso elettronico maggiore aumenta il momento elettromagnetico delle correnti ionosferiche e di seguito poi c'è un depauperamento di ozono alle alte latitudini e un lieve incremento alle basse e viceversa ?

[gianni]

Anomalie concentrazione di ozono in un periodo di ridotto flusso elettronico, alias inverno 09/10



Anomalie concentrazione di ozono in un periodo di incrementato flusso elettronico, alias inverno 15/16

[Massimo M.]

Avevo letto che nell'ambito di un ciclo solare a fronte di un TSI costante potevano esserci variazioni significative della componente UV. La relazione con la precipitazione di elettroni ad alta energia non l'avevo mai approfondita.
Mi sono quindi documentato con questo articolo: https://angeo.copernicus.org/articles/39/883/2021/

Si parla tuttavia di implicazioni climatiche "The EPP contribution is now recognized as an important part of solar forcing in climate simulations (Matthes et al., 2017), particularly when assessing regional climate variability in the polar regions over decadal timescales."

La presenza di ozono agisce sul bilancio radiativo dell'atmosfera e una sua variazione crea uno squilibrio che si colma in archi temporali lunghi. Le variazioni di ozono annuali dipendono prevalentemente dall'attività delle onde di Rossby planetarie. La situazione meteorologica dell'attuale inverno dipende da altre teleconessioni più vincolanti. Ma magari l'impostazione di queste teleconessionideriva dipende da un lungo forcing operato da altri fattori come quello che citi. Tuttavia per la dinamicità l'inverno scorso è stato opposto a questo.

[gianni]

Le variazioni di ozono periodiche intra annuali specificatamente da giorni a mesi hanno un ottima correlazioni con gli spostamenti dovuti alle attività delle onde di rossby.
Ho trovato ulteriori studi che riguardano la concentrazione media dell'ozono in ozonosfera in seguito a variazioni astrofisiche della nostra stella.

- C. R. Beckie,Determining the Polar Cosmic Ray Effect on Cloud Microphysics and the Earth’s Ozone Layer, UCGE Reports No.20356 (The University of Calgary,2012)

- R. E. Johnson,Energetic Charge-Particles Interactions with Atmospheres and Surfaces, Physics and Chemistry in Space Planetology, Vol. 19 (Springer-Verlag, Berlin, 1990)

- L. G. Christophorou, D.L. McCorkle and A. A. Christodoulides, in Electron-Molecule Interactions and Their Applications, Vol. 1, Ed. L. G. Christophorou (Academic Press, Orlando, 1984)

- D. G. Torr, in The Photochemistry of Atmospheres, Ed. J. S. Levine (Academic Press, Orlando, 1985)

[gianni]

Avevo letto che nell'ambito di un ciclo solare a fronte di un TSI costante potevano esserci variazioni significative della componente UV. La relazione con la precipitazione di elettroni ad alta energia non l'avevo mai approfondita.
Mi sono quindi documentato con questo articolo: https://angeo.copernicus.org/articles/39/883/2021/

Si parla tuttavia di implicazioni climatiche "The EPP contribution is now recognized as an important part of solar forcing in climate simulations (Matthes et al., 2017), particularly when assessing regional climate variability in the polar regions over decadal timescales."

La presenza di ozono agisce sul bilancio radiativo dell'atmosfera e una sua variazione crea uno squilibrio che si colma in archi temporali lunghi. Le variazioni di ozono annuali dipendono prevalentemente dall'attività delle onde di Rossby planetarie. La situazione meteorologica dell'attuale inverno dipende da altre teleconessioni più vincolanti. Ma magari l'impostazione di queste teleconessionideriva da un lungo forcing operato da altri fattori come quello che citi. Tuttavia per la dinamicità l'inverno scorso è stato oppostoa questo.

Giusto, l'anno scorso abbiamo avuto una dinamicità atmosferica più accentuata