LO ZERO TERMICO IN METEOROLOGIA: COS'È E QUAL È L'UTILITÀ DI QUESTO PARAMETRO.

Lo zero termico è per definizione l’altitudine al di sopra della quale la temperatura dell’aria rimane sempre minore di zero (def. Arpa Piemonte), ovvero la quota oltre la quale si è sempre sotto il punto di congelamento dell’acqua, anche nelle ore più calde del giorno.

• A che quota si trova mediamente lo zero termico? Quando assume valori eccezionali?

Nel mese più caldo al Nord (luglio) la sua media trentennale varia nell’intorno di 3300-3700 mslm, a seconda dell’area della Pianura Padana. 

Nell'estate 2016 hanno fatto quasi scalpore la neve a Livigno a metà luglio e quella allo Stelvio a metà agosto. La seconda è stato puro clamore mediatico, in quanto al passo dello Stelvio (2750 mslm) NON È RARO che nevichi in agosto: è come se fossimo stupiti se nevicasse a Milano a metà gennaio. Ricordo che in quell’occasione lo zero termico ha toccato i 2400 mslm, valore interessante ma assolutamente non straordinario. Nel primo caso, invece, lo zero termico è sceso sotto i 2000 mslm, quindi l’anomalia è stata di circa 1300 metri sotto rispetto alla media: questo sì che è un caso piuttosto raro, eccezionale se paragonato agli anni 2000. In realtà nel XX secolo non era una rarità assoluta uno zero termico simile, in quanto -in estate- lo si può raggiungere grazie a ingressi di aria artica marittima o continentale. Dal XXI secolo i suddetti ingressi nel trimestre estivo (già di per sé insoliti prima, ribadisco) sono diventati ulteriormente meno presenti, pertanto un ingresso simile è da considerarsi come “eccezionale” per la “nuova normalità”. L’unico paragone in anni recenti è l’ingresso di aria artica continentale nel luglio 2001, anche se in quel caso la frescura fu ancora più intensa e soprattutto duratura.

• Avere uno zero termico a 2000 metri in estate è un fenomeno straordinario?

No, al massimo è atipico per la "Nuova normalità". Vi faccio riflettere su questo punto: se la media dello zero termico estivo delle Alpi occidentali è 3300 mslm, avere un giorno a 2000 mslm EQUIVALE come intensità dell’anomalia (di segno opposto ovviamente) ad averne uno a 4600 mslm. A fine agosto lo zero termico è salito a 4900 mslm, quindi un’anomalia MAGGIORE rispetto all’ingresso artico di luglio, ma a quanto pare nessuno ne ha parlato. In genere fa più scalpore avere la neve allo Stelvio in estate piuttosto che zero termico a 5000 mslm: la teoria della “rana bollita” insegna…

L'immagine (cortesia dell'Università del Wyoming) mostra le misurazioni della temperatura col pallone sonda del 6 agosto 2015 alle ore 0 UTC (le 2 di notte, considerando l'ora legale) per l'aeroporto di Cuneo Levaldigi. Guardate il pallino rosso che ho evidenziato: alla quota di 5279 mslm c'erano 0.1°C, cioè uno ZT a 5300 mslm (CINQUEMILATRECENTO, tipico del Ciad o del Niger!). In quell'occasione il Monte Rosa ha toccato 9°C (a 4556 mslm!) e per circa 60 ore consecutive l'intero continente europeo (inteso come terre emerse) è stato sopra lo zero. Questo è un qualcosa di EPOCALE, passato del tutto in sordina: altro che la neve allo Stelvio...

Andamento dello zero termico relativo al luglio 2015 della stazione dell'Aeronautica Militare di Milano Linate (cortesia di Università del Wyoming, rielaborata da MeteoNetwork): si noti come tutto il mese sia stato incessantemente sopra la media (già di per sé calda!) 1981-2010. Non a caso, luglio 2015 è stato il mese più caldo della storia italiana, come testimonia l'autorevole fonte NIMBUS (QUI il link).

TEMPO DI RITORNO IN METEOROLOGIA E IL SIGNIFICATO DI EVENTO ESTREMO

Il tempo di ritorno (TR) di un evento in statistica ha due significati equivalenti 

1. è il tempo medio intercorrente tra il verificarsi di due eventi successivi di entità uguale o superiore ad un valore di assegnata intensità
2. è il tempo medio in cui un valore di intensità assegnata viene uguagliato o superato almeno una volta

Il Tempo di Ritorno si calcola per analizzare quanto un evento estremo possa ricapitare in un preciso arco temporale.

La figura mostra schematicamente cosa si intende per evento estremo (cortesia del prof. G. Dalla Fontana, Università di Padova.

Per rendere le cose più chiare, prendiamo un determinato giorno dove in una località X piovono 120 mm: se in 100 anni di osservazioni è capitato DUE volte che si siano verificati 120 mm in un solo giorno allora il Tempo di Ritorno per quell’evento è di 100 anni / 2 volte = 50 anni, ovvero MI ASPETTO che nei prossimi 100 anni ci siano DUE giorni con precipitazioni >=120 mm.

Se in una determinata località Y, invece, il giorno 10 ottobre sono stati raccolti 150 mm e non era MAI accaduto in 100 anni di osservazioni meteorologiche allora si dice che quel 10 ottobre è un OUTLIER (un evento che non ha precedenti in una serie stocastica) e il suo Tempo di Ritorno è di (almeno) 100 anni: in teoria potrebbe essere anche di 500 anni ma NON SAPPIAMO con certezzaperché 500 anni fa non c’erano misurazioni meteo, pertanto il suo Tempo di Ritorno è stimato di ALMENO 100 anni (>100ys).

Tutto questo discorso è valido se il clima è STATICO, ovvero NON siamo in epoca di cambiamento climatico: nella realtà, infatti, dire che un evento ha Tempo di Ritorno di 50 anni NON dice con certezza se nei prossimi 50 anni accada una sola volta o di più.

Ulteriori approfondimenti a questo link (a cura di L. Lombroso):
http://www.emiliaromagnameteo.com/cosa-significa-tempo-di-ritorno/

Libri interessanti a tal proposito sono i seguenti (in lingua inglese).

Prendiamo il celebre esempio dell’estate 2003: poiché è stata (DI GRAN LUNGA) la più calda dal 1800 a oggi il suo TR è stato stimato in “almeno 200 anni”, ma, nonostante siano passati solo 13 anni, abbiamo avuto già due anni con episodi simili, ovvero l’estate 2012 e il luglio 2015. È altamente probabile che un’estate come la 2003 possa diventare NORMALE entro questo secolo se non si fa qualcosa per fermare il riscaldamento globale!

L'estate 2003, definita da Lombroso e Quattrocchi come evento "iper-estremo", che tempo di ritorno ha? è stato stimato a 500 anni, ma in epoca di global warming è altamente probabile che venga eguagliata (se non superata!) entro il 2100.

In epoca di riscaldamento globale il numero di episodi estremi caldi sono di gran lunga superiori a quelli freddi: prendiamo -a dimostrazione di ciò- tutti gli eventi estremi dopo il 2003 (dal punto di vista termico)

• Luglio 2006: mese super caldo, battuto poi dal 2015!
• Inverno 2007: l’inverno più caldo degli ultimi 200 anni, mitezza incredibile a gennaio (+5.57°C a Milano, valore veramente fuori scala)
• Maggio 2009: il più caldo di sempre, 37°C a Verona, 36.5°C a Milano ecc.
• Agosto 2009: agosto caldissimo e secchissimo, battuto dal 2011, ribattuto dal 2012!
• Primavera 2011: la più calda degli ultimi 200 anni, aprile 2011 riesce a battere il caldissimo aprile 2007, con una anomalia di +4.30°C e una massima outlier di 32.3°C (15-17°C sopra media!!)
• Estate 2012: la seconda più calda di sempre e la più secca di sempre in diverse aree italiane (tra cui l'Emilia Romagna)
• Autunno 2013: il più caldo degli ultimi 200 anni, ancora una volta!
• Inverno 2014: il secondo più caldo degli ultimi 200 anni
• Ottobre 2014: il più caldo di sempre
• Novembre 2015: il più caldo e secco di sempre
• Dicembre 2015: il più secco di sempre e il 2° più caldo di sempre
• Gennaio 2016: nei giorni della merla si raggiunge la quota incredibile di 4000 mslm di Zero Termico (più alta della media di luglio!)

Come si vede si continuano a battere record termici plurisecolari, sia giornalieri, sia mensili, sia stagionali, sia annuali, sia a scala regionale, sia continentale e mondiale: come si faccia a negare il global warming rimane un mistero (ma ricordo che il negazionismo c’è anche nella storia per fatti ben più gravi…).

Per approfondire, consiglio i seguenti libri:

CHI È DAVIDE SANTINI, COSA PROPONE IL SUO BLOG E QUAL È LA SUA MISSION.

Davide Santini Meteorologist

   

Davide Santini è Laureato in Fisica all’Alma Mater Studiorum – Università di Bologna e in Fisica Magistrale (con percorso geofisico) all’Università degli Studi di Milano. 

Nutre da anni una profonda passione per la meteorologia, la climatologia e i temporali. L’interesse per questi ultimi nacque quasi per caso nell’estate 2001: Davide aveva solo 12 anni, ma fuori dal suo balcone vide una immensa shelf-cloud, all’epoca non conosceva minimamente cosa fosse, ma rimase estasiato. La sua passione per la climatologia nacque invece nell’estate 2003, la più calda (ad oggi!) della storia del clima europeo: all’epoca Davide aveva 14 anni e si chiese come mai ci fosse un caldo così opprimente e persistente. Nel corso degli anni ha sempre mantenuto un certo interesse per i temporali e il clima in genere, ma è dal 2011 che ha deciso di farne la sua ragione di vita, intraprendendo un lungo e difficile percorso di studi, atto ad approfondire in maniera completa la materia. È socio SMI, scrive articoli e pubblica foto per Nimbus (la rivista della Società Italiana di Meteorologia), socio e volontario FAI (Fondo Ambiente Italia), socio del MDF (Movimento Decrescita Felice), ha collaborato con le sue Tesi nelle rispettive Università citate sopra (con un'opera sui temporali e l'altra di climatologia statistica).

      Ad oggi, dopo il conseguimento delle lauree, le competenze di Davide Santini vertono nei seguenti ambiti:

  

• 1)    lettura approfondita di carte meteorologiche a tutte le quote (850, 500, 300 hPa);

• 2)   conoscenza dei parametri meteorologici comuni (geopotenziale, temperatura a 850 hPa, vorticità, zero termico, isobare, isoipse);

• 3)      interpretazione di radiosondaggi e caratteristiche annesse (CAPE, CIN);

• 4)      meteorologia teorica, fenomeni di fluidodinamica elementari e trasmissione del calore;

• 5)      termodinamica dell’aria secca e umida;

• 6)      componenti chimiche dell’atmosfera e cenni di fisica degli aerosol;

• 7)      conoscenza della dinamica dell’atmosfera e circolazione generale;

• 8)      analisi sinottica e visiva di eventi temporaleschi; ottima conoscenza della struttura temporalesca

    Attualmente Davide Santini svolge anche il lavoro di blogger scientifico, ovvero di divulgatore di meteorologia di base, climatologia e buone norme ambientali. Il suo blog, infatti, non è esclusivamente teorico, ma anzi suggerisce saltuariamente concetti di etica e sostenibilità ambientale, oltre a manovre politiche ed economiche a larga scala.

     Davide, infatti, è laureato in fisica, ma ha approfondito le sue conoscenze in economia e sociologia, pertanto nel suo blog saranno anche approfonditi concetti di macroeconomia ambientale e territoriale.

     La mission di Davide Santini, infatti, è quella di costruire un blog poliedrico, capace di informare correttamente le persone, con la speranza di attrarre queste ultime e dar loro conoscenze utili. 

      Buona lettura a tutti.

      Davide Santini, 

      Milano, ottobre 2016.

COS'È UN ANTICICLONE, COME SI FORMA E QUALI TIPI DI ANTICICLONE ESISTONO?

Spesso si sente parlare in meteorologia del concetto di anticiclone: di cosa si tratta? Un anticiclone è una struttura barica dove le isobare hanno valori crescenti via via che si passa dalla periferia verso la parte interna, in cui la pressione raggiunge il valore massimo, ovvero sono zone di alta pressione (più alta della media al livello del mare, che si aggira attorno ai 1012 hPa alle nostre latitudini).

Dentro gli anticicloni i venti soffiano in senso orario nell’emisfero nord, antiorario in quello sud, fatto dovuto alla presenza della forza di Coriolis: la forza centrifuga (forza apparente) e quella di Coriolis sono risultato del fatto che la Terra è un sistema di riferimento non inerziale.

A differenza dei cicloni (zone di bassa pressione) le isobare sono molto più distanziate e pertanto l’intensità del vento è assai minore.

A seconda dei fattori dinamici che hanno portato alla loro formazione, gli anticicloni vengono classificatinella seguente maniera:

      a)      PERMANENTI: sono quelli che stazionano permanentemente attorno a 30° di latitudine (per questo vengono anche chiamati “sub-tropicali”).

      b)      OROGRAFICI: si generano sul lato sottovento di una catena montuosa in presenza di venti trasversali rispetto alla barriera orografica.

      c)      MOBILI: sono quelli che transitano temporaneamente dopo una famiglia di fronti (per tal motivo sono anche chiamati “di chiusura”).

È possibile eseguire un’ulteriore suddivisione in anticicloni caldi e freddi:

I) CALDI: l’aria della parte centrale è più calda delle aree circostanti e in questo caso la struttura barica conserva la propria circolazione anticiclonica anche nell’alta troposfera. La più lenta diminuzione della pressione con la quota nelle aree dove l’aria è maggiormente calda, in virtù della relazione ipsometrica (si veda la formula sotto), rinforza l’alta pressione man mano che si sale di quota e quindi si rilevano alte pressioni sia al suolo sia in quota (questo tipo di anticicloni arrivano a 11-12 km).

Formula 1.1, relazione ipsometrica: p₂ e p₁ sono due strati dell’atmosfera, g è l’accelerazione di gravità,T_v è la temperatura virtuale, R_d = 287 J kg^-1 K^-1 è la costante dei gas riferita a un volume di aria secca, z₂-z₁ è lo spessore dello strato in esame (thickness)

II) FREDDI: l’aria della parte centrale è più fredda delle aree circostanti e in questo caso la struttura barica varia tra suolo e quota. La più rapida diminuzione della pressione con la quota nelle aree dove l’aria è maggiormente fredda provoca un indebolimento della pressione al crescere della quota e questo fa sì che al suolo sia presente una componente anticiclonica e in quota (oltre 3-4000 m) una ciclonica. Questi anticicloni sono anche detti termici, in quanto la presenza dell’alta pressione al suolo è determinata dalla presenza di aria fredda, quindi più pesante, nella colonna d’aria.

All’interno degli anticicloni vi è una lenta discesa d’aria da una quota di 100-300 hPa fino agli strati prossimi al suolo, ovvero 800-1000 hPa: in questa discesa da pressione minore a pressione maggiore, l’aria viene compressa adiabaticamente e di conseguenza riscaldata. Questo fenomeno si chiama “subsidenza” ed è il motivo per cui gli anticicloni hanno un nucleo centrale più caldo rispetto alle aree adiacenti. 

Tale riscaldamento ha due effetti: 1) allontana l’aria dalla saturazione, perché -a parità di contenuto di vapor d’acqua- una massa d’aria riscaldata ha una UR minore e pertanto è più lontana dal punto di saturazione (quindi al loro interno c'è aria secca); 2) per il motivo riportato sopra il riscaldamento fa evaporare le goccioline di eventuale nubi in quota, pertanto in forti regimi anticiclonici la nascita di corpi nuvolosi è inibita (in altre parole non ci sono nuvole)

La figura mostra la pressione media al livello del mare e venti superficiali a livello planetario su scala cromatica (cortesia di http://geog.uoregon.edu/).

La figura mostra schematicamente un'area anticiclonica e una ciclonica (cortesia: http://easymeteo.italiaforum.net/t609-gli-anticicloni-1-parte)

FONTI UTILIZZATE

1) Tesi di Laurea Magistrale di D. Santini

2) Giuliacci et. al (2003)

3) geog.uoregon.edu (Dipartimento di Geografia dell'Università dell'Oregon)

4) Forum di EasyMeteo

L'ondata di caldo dell'8 e 9 aprile 2011 nel Nord Italia, un fatto veramente eccezionale.

Aprile 2011 ha fatto registrare una severa ondata di caldo: esso è stato -ad oggi, 2016- il secondo più caldo di sempre su alcune zone dell’Italia, in particolare settentrionale. Il 2007 aveva fatto registrare temperature davvero “fuori scala” e fu considerato come “outlier”, ovvero un evento talmente raro che non ha paragoni in una statistica. 

L’aprile 2011, però, nonostante siano passati solo quattro anni ha fatto registrare anomalie medie mensili esorbitanti, 3.5-4.5°C sul Nord-Ovest. La prima decade ha registrato temperature veramente eccezionali, come spiego qui sotto nel dettaglio.

• Quanto è stato caldo l'Aprile 2011?

è stato eccezionale, infatti mia area ha subito valori termici di +4°C rispetto alla 1971-2000, assenza quasi totale di precipitazioni (4.7 mm, a fronte di una media di 82) e soleggiamento straordinario (9h20’ di sole, valore tipico di luglio). Il mese fu così caldo all'inizio che, fatto unico a memoria d'uomo, i riscaldamenti sono stati spenti il 31 marzo, 16 giorni prima del previsto.
Un ottimo approfondimento del CML è disponibile QUI

• Quando c'è stato il picco del caldo dell'Aprile 2011?

Nella prima decade, in particolare nei giorni 8 e 9. Personalmente non sono una persona che usa aggettivi sensazionalistici, ma in un caso come questo farò l’eccezione.

Sinottica del 2 aprile 2011 (cortesia WetterZentrale Archiv): un robusto cuneo sub-tropicale interessa il Nord-Ovest. La massa d’aria che stazionò per diversi giorni in Pianura padana portò anomalie importanti nei valori massimi: 22-24°C a inizio aprile, 4-7°C oltre media.

Sinottica del 9 aprile (cortesia WetterZentrale Archiv): dopo aver soggiornato diversi giorni e aver surriscaldato i bassi strati e rinsecchito i terreni, l’anticiclone africano si spostò a ovest. Questa è la tipica configurazione delle peggiori ondate di calore e di fatti le anomalie furono straordinarie.

• Considerazioni sulle cause del caldo anomalo.

Il giorno 8 il cuore della struttura barica aveva elevati geopotenziali, zero termico a 4000 mslm e UR molto basse: la Lombardia, inoltre, di trovò sul ramo discendente della cupola anticiclonica (si noti la presenza di un’alta pressione al suolo sulla Francia) e -stretta tra questa vasta struttura sub-tropicale e un’enorme area più fredda nell’Est Europa- si trovò “terra di confine” tra masse d’aria di origine decisamente diversa. La nostra regione fu esattamente perpendicolare alle isobare (fitte!), così si venne a creare un intenso effetto favonico.

Ricapitolando: 

1) suoli già caldi per la persistenza dell’HP sub-tropicale 

2) massa d’aria molto calda e sole che comincia a scaldare di più 

3) differenze termiche molto marcate in quota tra Est e Ovest Italia 

4) HP al suolo sulla Francia 

5) potente effetto favonico sulle pedemontane 

6) aria secchissima e quindi più facilmente scaldabile nelle ore di punta del giorno

• Conseguenze e caratteristiche dell'aprile 2011.

L’insieme delle sei caratteristiche citate sopra (è rarissimo -per fortuna- che si verifichino tutte!) portò ad anomalie termiche veramente storiche: il giorno 8 tutta la Pianura Lombarda superò i 28°C con punte di 31° e il giorno 9 le massime toccarono valori mai neanche lontanamente visti in aprile: 33-34°C, con UR del 6-8%, valori da deserto! Queste furono anomalie anche di 17 (DICIASSETTE) gradi: se fosse accaduto in pieno luglio si sarebbero registrati valori di 45°C in Pianura Padana! Mi scuso per i termini sensazionalistici, ma in questo caso sono consentiti: il giorno 8 e 9 vennero sbriciolati tutti i record termici plurisecolari precedenti del mese di aprile, talvolta anche di 5 gradi.
Un ottimo articolo su questo caldo anomalo è stato elaborato dal CML ed è disponibile QUI.
Inoltre in tutta la Pianura Padana è stato l’over 30 di gran lunga più precoce della storia, anticipando anche di un mese e mezzo il record precedente! Cito i dati di Nimbus n°75: il primo over 30 di Modena (serie storica plurisecolare) apparteneva all’8 maggio 2003 (quindi 30 giorni prima rispetto al vecchio record!), mentre Aosta addirittura al 17 maggio 1990 (quindi 39 giorni prima!!).

Per fortuna, come dicevo sopra, è estremamente raro che si verifichino tutte queste condizioni.

La figura (cortesia di NOAA, NCEP/NCAR Reanalysis) mostra le anomalie a 1000 hPa dei giorni 8 e 9 aprile 2011: si notino le severe anomalie positive di Spagna, Francia e Nord Ovest italiano (si tenga altresì conto che le temperature al suolo possano ulteriormente lievitare grazie all'effetto favonico locale, non presente in questa cartina europea).

• Altri articoli dell'epoca (tutte fonti autorevoli).

Il CentroMeteoLombardo ha spiegato in maniera veramente ottimale ed esaustiva l'ondata di caldo (LINK QUI), un sentito ringraziamento va -pertanto- agli Autori M. Dei Cas e M. Corti.

MeteoNetwork ha elaborato un interessante articolo (in .pdf);

La redazione di Nimbus ha proposto un ottimo resoconto su questa ondata di caldo, con particolare attenzione al Piemonte.

Anche Meteogiornale seguì l'evento, raccontato in  QUESTO LINK; 

Il popolare sito 3bmeteo ne parlò.

Qualche anno dopo A. Corigliano ripropose l'evento.

ArpaPiemonte ha scritto un eccellente approfondimento (fomato .pdf).

• Due curiosità.

Fino a metà agosto le temperature massime di diverse località del Nord Ovest appartenevano al…9 aprile! Questo perché, dopo un maggio molto caldo, l’estate 2011 fu fino a metà agosto piuttosto fredda e piovosa: ma dal 15 al 26 agosto -tanto per rimanere in tema di record- un enorme cuneo di alta pressione si instaurò sul Mediterraneo, portando la più intensa ondata di caldo post-ferragostana della storia d’Italia. Ma questa è un’altra storia…

E per concludere: ottobre 2011 ebbe una prima parte caldissima e soleggiatissima, con un ennesimo effetto favonico fuori stagione. Moncalieri e Torino superarono i 30°C (in ottobre!!) e fu così che per Torino si sono superati i 30°C da aprile a ottobre nel medesimo anno: mai si era vista una cosa simile, in 265 anni di storia climatica torinese…
Un ottimo approfondimento stilato da NIMBUS è leggibile a questo indirizzo.


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Davide Santini Meteorology & Photography