Introduzione

Spesso su NIA dibattiamo sulle future (possibili) vicende meteo a lungo e lunghissimo termine: confrontiamo carte di previsione alle varie quote atmosferiche, commentiamo indici teleconnettivi (i famosi AO, NAO, QBO, ecc.), citiamo precedenti storici per ipotizzare i possibili scenari futuri della stagione successiva, oppure del proseguimento di una stagione già iniziata. I risultati di tali sforzi di indagare nelle nebbie, ben al di là dei fatidici 5 o 7 giorni, sono di solito altalenanti, ma non di rado del tutto inutili. Il tempo sembra spesso farsi beffe dei nostri tentativi di interpretarne in anticipo il comportamento, ma soprattutto degli sforzi dei migliori centri meteo internazionali, dotati di mezzi potentissimi e modelli estremamente sofisticati.

Ciò significa che non si può fare più di quanto non si stia già facendo, nel mondo e, ben più umilmente, su NIA? No, forse si può ottenere qualcosa di più. Forse si può scrutare una stagione futura, nei suoi tratti essenziali, con qualche settimana e magari anche qualche mese di anticipo, delineandone le tendenze, con un grado di attendibilità che, vedremo, può essere sorprendente.

Allo stesso modo cerchiamo di comprendere le cause che hanno determinato e che determinano specifiche condizioni meteo sul vecchio continente, non riuscendo ad esprimere spiegazioni plausibili. Ad esempio attualmente ci stiamo chiedendo il perché di un inverno finora deludente in Europa, nel pieno di un lungo minimo solare, dopo un inverno (2009-2010) tanto prodigo di freddo e di neve per le stesse zone? In realtà, una logica c’è, ed in questo articolo cercheremo di illustrarla nel modo più chiaro possibile.

Sappiamo che gli indici teleconnettivi  si possono definire descrittivi (AO, NAO, PNA, ecc…) o predittivi (AMO, PDO, ENSO, ecc…). I primi vengono tratti dalle corse dei modelli, quindi subiscono dei bei ribaltoni, i secondi possono essere impiegati per delineare un quadro previsionale a lunghissimo termine. Ebbene tra tutti gli indici predittivi ce n’è uno che ricopre un ruolo fondamentale per le sorti degli inverni europei: la QBO, o meglio l’accoppiata QBO/ATTIVITA’ SOLARE.   

Ai fini della nostra ricerca abbiamo considerato gli inverni europei (i lettori ci perdoneranno, l’Italia è troppo piccola per costituire un campione di studio significativo), dal 1950 ad oggi. Scorrendo gli archivi delle mappe a 500 ed 850Hpa (sono disponibili, ad esempio, su www.wetterzentrale.de) abbiamo notato sorprendenti correlazioni tra alcuni indici e certe configurazioni bariche e le relative isoterme. In sintesi, dall’esame della QBO a 30mb,  dall’esame dell’andamento del solar flux (ovvero dalla condizione di vicinanza ad un minimo o ad un massimo solare) e del sunspot number, abbiamo tratto alcune importanti conclusioni.

Ad onor del vero, esiste già uno studio in merito, che abbiamo individuato solo in corso di lavorazione del presente articolo, condotto dallo Stratospheric Research Group del FU Berlin . Poco male, ci conferma che l’idea non è affatto campata in aria e comunque non intendevamo concorrere al Premio Nobel…….!

Di seguito riportiamo quanto abbiamo potuto riscontrare, poi trarremo qualche conclusione.

 

Andamento degli inverni oggetto di analisi

• INVERNO 1952-1953: Gennaio rigido con ondata di gelo intorno a metà mese (il 13 la -10 a 850hpa abbraccia il centro Italia). Febbraio molto freddo con nuova ondata di gelo intorno al 9 con la -10 sul centro Italia e la -15 sul nord-est. Anche marzo prosegue il trend con incursione fredda a metà mese. INDICI: QBO negativa (intorno a -2/-3); attività solare bassa con N. SPOTS MEDIO NEI MESI INVERNALI=18.6 e SOLAR FLUX=76.

 

• INVERNO 1953-1954: Sia gennaio che febbraio mediamente freddi sull’Europa. Ondata di gelo storica a fine gennaio che colpisce Italia Francia e Spagna (il 1° febbraio la -15 è sulla Spagna!!!). INDICI: QBO negativa (-5/-7); attività solare bassa con N. SPOTS MEDIO NEI MESI INVERNALI= 5.9 e SOLAR FLUX=61.4.

 

• INVERNO 1957-1958: Dicembre parte subito gelido con discesa fredda che colpisce il centro-sud (addirittura con la -10). Gennaio e febbraio sono contraddistinti da tre ondate di freddo intenso sull’europa (la prima il 22 gennaio, la seconda il 18 febbraio e la terza più intensa il 27-28 febbraio. Anche marzo risulta gelido per l’europa centrale e italia settentrionale. INDICI: QBO positiva (+4/+7); attività solare elevatissima con N. SPOTS MEDIO NEI MESI INVERNALI=200 e SOLAR FLUX=245

 

• INVERNO 1959-1960: Gennaio storico con ondata di gelo il 9 (che colpisce soprattutto l’europa occidentale) e l’altra il 14 con la – 10 su Roma. Anche febbraio propone 2 avvenzioni gelide con maggior coinvolgimento dell’europa centrale e orientale. INDICI: QBO positiva (+8/+4); attività solare molto elevata con N. SPOTS MEDIO NEI MESI INVERNALI=120 e SOLAR FLUX=170

 

• INVERNO 1961-1962: Ondata di gelo intensa  sull’italia il 17 dicembre con la -10 che abbraccia quasi tutto il paese. Dicembre propone una nuova avvezione gelida sull’europa il 24 ma l’italia questa volta resta ai margini. Nuova incursione fredda il 31 gennaio con la -10 sul nord italia. Altre ondate fredde rilevanti a febbraio marzo (in particolare il 15 marzo la -10 è ancora sul centro italia). INDICI: QBO positiva (+8/+5); attività solare in calo ma ancora abbastanza elevata con  N. SPOTS MEDIO NEI MESI INVERNALI=44 e con SOLAR FLUX=95 (tenendo conto che siamo in uscita dal ciclo più forte del XX sec.)

 

• INVERNO 1962-1963: Oltre al celebre gennaio 1963 è da segnalare l’ondata di gelo del Natale 1962. INDICI: QBO negativa (-15/-19); attività solare bassa con N. SPOTS MEDIO NEI MESI INVERNALI=21 e SOLAR FLUX=77.5

 

• INVERNO 1964-1965: Gelido febbraio 1965 con svariate ondate di gelo che colpiscono l’europa. A Roma cadono 40 cm di neve!!! INDICI: QBO negativa (-2/-3); attività solare ai minimi con N. SPOTS MEDIO NEI MESI INVERNALI=11.8 e con SOLAR FLUX=74.5

 

• INVERNO 1966-1967: Inverno mediamente freddo con i due mesi invernali per eccellenza gennaio-febbraio costantemente freddi su europa e italia. Due ondate di freddo notevoli: la prima intorno all’8 gennaio con la -10 su firenze, e l’altra il 10 febbraio molto duratura. Freddo sull’italia anche a fine marzo. INDICI: QBO positiva (+13/+10); attività solare elevata con N. SPOTS MEDIO NEI MESI INVERNALI=96.7 e con SOLAR FLUX=141.2

 

• INVERNO 1970-1971: Inverno molto mite sull’europa fino a fine febbraio-marzo. Ad inizio marzo infatti si registra un ondata di gelo intensa sull’europa e sull’italia (nevica nuovamente in modo copioso a Roma con la -15 sul nord italia il giorno 7). INDICI: QBO che è negativa fino a metà febbraio. Da lì volta su valori positivi; attività solare abbastanza elevata con N. SPOTS MEDIO NEI MESI INVERNALI=78.6 e con SOLAR FLUX=138

 

• INVERNO 1978-1979: Gennaio storico su parte d’europa ed italia: ad inizio gennaio la -15 è sul nord italia (il 3 la -10 abbraccia quasi tutta l’italia) . Ancora gelo il 17 con nuova discesa polare. INDICI: QBO positiva (+1/+4); attività solare ai massimi con N. SPOTS MEDIO NEI MESI INVERNALI=141.2 e con SOLAR FLUX=187

 

• INVERNO 1980-1981: Gennaio gelido sull’italia con due avvenzioni fredde notevolissime: la prima è la più intensa con la -10 su tutto il centro italia il 9 gennaio, la seconda il 28. INDICI: QBO positiva  (+9/+7); attività solare ancora elevatissima con N. SPOTS MEDIO NEI MESI INVERNALI=141.3 e con SOLAR FLUX=197

 

• INVERNO 1984-1985: Inverno forse più famoso del XX sec. per la possente ondata di gelo verificatasi la prima decade di gennaio. INDICI: QBO negativa (-8 a dicembre e -0.37 a gennaio. Da febbraio svolta su valori positivi); attività solare ai minimi con N. SPOTS MEDIO NEI MESI INVERNALI=17 e con SOLAR FLUX=72.5

 

• INVERNO 1986-1987:  Celebre, il Gennaio 1987. In zone come Scandinavia, Paesi Baltici, Polonia è fra i mesi più freddi di tutti i tempi e all’ondata di gelo di inizio gennaio di quell’anno appartengono più della metà dei record assoluti di quelle zone; l’Italia fu solo sfiorata dal grosso del gelo, ma al Centro-Nord riuscì comunque a nevicare copiosamente a metà mese. Freddissimo anche Febbraio in Europa, prima che scoppiasse il mese di marzo più freddo del secolo in Italia e zone come i Balcani: l’ondata di gelo del marzo 1987 durò oltre 15 giorni e fu eccezionale in zone come la Puglia, per durata e picchi, un’ondata di gelo che sarebbe stata eccezionale anche se fosse capitata a gennaio. INDICI: QBO negativa (-10/-14); attività solare bassissima con N. SPOTS MEDIO NEI MESI INVERNALI= 8.5 e con SOLAR FLUX=71

 

• INVERNO 1990-1991: E’ entrato nella storia il gelido febbraio 1991 per l’Europa ed italia (si registrano  punte di -15-18° in Pianura Padana). INDICI: QBO positiva (+10/+8); attività solare ai massimi con N. SPOTS MEDIO NEI MESI INVERNALI=144 e con SOLAR FLUX=221 (con picco proprio a febbraio)

 

• INVERNO 1992-1993: Ondata di gelo epocale sull’italia a gennaio 93. Il 3 la -15 è sul nord italia e la -10 sul centro: INDICI: QBO positiva (+8/+11); attività solare ancora alta con N. SPOTS MEDIO NEI MESI INVERNALI=75.6 e con SOLAR FLUX=139

 

• INVERNO 1996-1997: Si registra una delle ondate di gelo siberiano più forti del secolo (il 27 dicembre la -15 tocca il centro italia). INDICI: QBO negativa (-12/-16); attività solare ai minimi con N. SPOTS MEDIO NEI MESI INVERNALI=8.8 e con SOLAR FLUX=72.9

 

• INVERNO 2001-2002: Dicembre 2001 (prima al Centro-Nord, il famoso blizzard di S. Lucia, poi al Sud) e Gennaio 2002, ultimo inverno in cui siano gelati per più giorni (ovvero settimane) gran parte della Laguna Veneta, alcuni tratti fluviali del Nord Italia e laghi come quello Trasimeno. INDICI: QBO positiva (+1.5/+9); attività solare molto elevata con N. SPOTS MEDIO NEI MESI INVERNALI=113 e con SOLAR FLUX=206

 

• INVERNO 2005-2006: inverno 2005/2006, che ha limitato il suo gelo in Russia (a Mosca si è scesi sotto i -30° dopo quasi 20 anni, dal gennaio 1987), ma è stato freddo anche in Italia con medie invernali di molto inferiori a quelle delle annate precedenti e col freddo da fine novembre a metà marzo. Spicca una nevicata superiore ai 50-80 centimetri sul Nordovest e sul Veneto alla fine di gennaio. INDICI: QBO negativa (-25/-0.38); attività solare bassa con N. SPOTS MEDIO NEI MESI INVERNALI=18 e con SOLAR FLUX=78.

 

• INVERNO 2009-2010: Gelido in tutta la sua durata su gran parte d’Europa e sul Nord Italia come non accadeva da anni. INDICI: QBO negativa (-15/-19); attività solare bassissima con N. SPOTS MEDIO NEI MESI INVERNALI=14.55 e con SOLAR FLUX=79.5

 

Tutti gli altri inverni non citati risultano essere stati miti, o perlomeno non contraddistinti da incursioni fredde rilevanti. Le eccezioni, poche ma degne di nota, sono riportate di seguito in un paragrafo specifico.

 

Le tre regole

A nostro avviso, è possibile enunciare almeno tre regole, valide nella grande maggioranza degli inverni, dal 1950 ad oggi, in cui abbiamo riscontrato forti ondate di freddo su buona parte dell’Europa:

• in presenza di QBO positiva, specie se ampiamente positiva, si verificano ondate di freddo, di origine artica o continentale, solo se il ciclo solare è al suo massimo o prossimo ad esso (solar flux e sunspot number prossimi ai valori massimi del ciclo in corso);

 

• viceversa, in presenza di QBO negativa, specie se ampiamente negativa, le ondate di freddo sono molto spesso associate a situazioni di minimo solare o prossime ad esso (solar flux e sunspot number prossimi ai valori minimi del ciclo in corso);

 

• infine, se si verifica un’accoppiata QBO-ciclo solare diversa dalle prime due, osserviamo tipicamente un “non inverno”, caratterizzato da zonalità, alta pressione distesa in prevalenza sui paralleli, nessuna irruzione artica nè alcuna retrogressione fredda continentale di rilievo, ecc.

 

Ulteriori considerazioni

La storia degli inverni europei  sembra ora limpida e di facile lettura. Prendiamo ad esempio in considerazione la serie degli inverni che parte dal 1957-58, inverni collocati  in un periodo di elevatissima attività solare. Si può constatare che da qui parte la famosa secuenza di un inverno freddo ogni due: inverno 57-58 gelido, causa QBO+; inverno 58-59 mitissimo causa QBO-, inverno 59-60 di nuovo freddo causa QBO+; inverno 60-61 anonimo causa QBO-;inverno 61-62 di nuovo gelido causa QBO+. Di quì si interrompe la sequenza uno ogni due, risultando l’inverno 62-63 storico per il gelo. La causa? Inizia il minimo solare  e gli inverni buoni si presentano in concomitanza  con la QBO-. Non a caso l’inverno 63-64 fu mite causa QBO+; 64-65 di nuovo gelido causa QBO-;e così via…..

A tal proposito ci piace farvi notare come entrambi gli inverni 1988-1989, 1989-1990, famosi per la loro straordinaria mitezza sono stati caratterizzati da condizioni di elevatissima attività solare e QBO- (in quel frangente si è riscontrata una QBO rimasta in campo negativo per un periodo anomalo). Il disaccoppiamento tra attività solare e QBO è stato anche causa del mitissimo inverno 2006-2007.

Ci siamo chiesti quale possa essere la spiegazione fisica, almeno di massima, di tale regola. Riportiamo testualmente quella descritta nell’articolo citato nell’introduzione, ci è parsa abbastanza chiara:

“…….Tra queste, forse la più importante, è quella che correla la frequenza di MMW al segno della QBO e all’intensità del ciclo solare.

Prendendo come riferimento il segno della QBO a 30hpa in entrata alla stagione invernale e l’intensità del Solar Flux, si è scoperto che episodi di Stratwarming e, in particolare, di MMW, sono più frequenti durante gli anni dominati da QBO+ e massimo solare e da QBO– e minimo solare. Al contrario QBO+ e minimo solare, così come QBO– e massimo solare, tendono a favorire la modalità positiva del Northern Annular Mode.
Tale relazione ha conseguenze pure nei confronti della Brewer-Dobson Circulation (BDC), la circolazione che descrive le modalità di trasporto di ozono dai tropici verso le regioni polari. La maggior parte dell’ozono è infatti prodotto a latitudini tropicali, come effetto della fotolisi dell’ossigeno che viene sollevato fino ad entrare nella stratosfera. La continua produzione di ozono sospinge quello degli strati superiori della stratosfera tropicale a muoversi verso le alte latitudini, dove le molecole di ozono si accumulano, risultando quindi quantitativamente maggiori rispetto al volume di molecole presente ai tropici.

Il processo sopra descritto avviene in tempi molto lunghi alle latitudini tropicali, basti pensare che una particella di aria impiega 4-5 mesi per passare da un’altezza di 16km ad un’altezza di 20 km e venire coinvolta nei processi che porteranno alla trasformazione in ozono.

La BDC, oltre ad essere modulata dalla variazione di intensità dell’attività convettiva in sede tropicale (MJO), come conseguenza di un innalzamento o abbassamento della tropopausa, trae influenza dai diversi abbinamenti QBO/ciclo solare che si vengono a creare. Com’è facilmente intuibile, durante QBO+ e massimo solare o QBO– e minimo solare, si ha un rafforzamento della BDC, con conseguente maggior trasporto di ozono ai poli. L’opposto accade con le altre due combinazioni, quando si ha un indebolimento della BDC e di riflesso un minor trasporto di ozono verso le latitudini polari”.

La motivazione risulta dunque essere abbastanza chiara: l’ozono viene prodotto in presenza di irradiamento solare. Dunque la maggior quantità di ozono stratosferico si dovrebbe riscontrare lungo l’equatore poiché lì la radiazione solare è maggiore. Ma non è affatto così poiché l’ozono è un gas che viene trasportato dai forti venti stratosferici verso i poli per compensare il deficit termico indotto da un minore soleggiamento. Il risultato è che la maggior concentrazione dell’ozono stratosferico si riscontra sopra i poli anziché sopra l’equatore. Un’accoppiata favorevole QBO/ATTIVITA’ SOLARE comporta un indice BDC maggiore, dunque una circolazione dell’ozono più forte. In questo caso si possono avere concentrazioni di ozono maggiori sopra i poli, favorendo di conseguenza situazioni di Stratwarming.

A sua volta la stratosfera ha un ruolo fondamentale per le sorti degli inverni europei. Per avere ondate di gelo rilevanti sulla “mite” europea è di fondamentale importanza che la stratosfera prenda le redini dell’inverno, esattamente come accaduto nella scorsa stagione invernale. In altre parole con una stratosfera fredda difficilmente si riscontrano situazioni eclatanti sul “vecchio continente”.

 

Le eccezioni: il ruolo della Nina

A tal proposito si può osservare che i soli inverni che rappresentano un eccezione  rispetto all’ipotesi da noi formulata sono stati contraddistinti da condizioni di NINA STRONG. Infatti gli inverni 74-75 e 76-77 che sono stati caratterizzati da QBO- e bassa attività solare, avrebbero dovuto portare gran freddo in Europa, ed invece entrambi sono risultati incredibilmente “miti”. La spiegazione va ricercata appunto nella NINA che, non favorendo l’intensificazione della East Asian Low, fondamentale per lo sviluppo dei fenomeni di Stratwarming, riduce le probabilità che si verifichino grossi disturbi in sede polare . Lo stesso discorso vale per il recente inverno 2007-2008, anch’esso trascorso in condizioni di minimo solare e QBO negativa ma con NINA STRONG.

E’ però d’obbligo una nota specifica sull’inverno 1955-1956. Apparentemente rappresenta l’anomalia per eccellenza: fu contraddistinto da condizioni di elevata attività solare, QBO lievemente negativa (a febbraio) e NINA STRONG; eppure è ricordato come un’inverno “storico” per il freddo e la neve, sull’Italia e su buona parte dell’Europa. In realtà, il freddo e la neve sono concentrati unicamente nelle prime tre settimane di febbraio, mentre il resto dell’inverno, in particolare dicembre e gennaio, è trascorso in modo sostanzialmente anonimo.

 

Il ruolo dell’attuale bassa attività solare

Infine è d’obbligo una considerazione in rapporto al profondo minimo solare che stiamo vivendo in questi anni. Tutti gli anni da noi presi in considerazione per la nostra indagine (dal 1950 ad oggi) fanno riferimento ad un periodo complessivamente di elevata attività solare, vale a dire che un profondo minimo di notevole durata, come si sta manifestando quello attuale, rappresenta un fattore del tutto inedito. Riteniamo possa essere in grado di cambiare del tutto le carte in tavola. Vale a dire una vera e propria variabile aleatoria. Ora abbiamo visto come gli episodi più eclatanti in Europa si sono avuti in coincidenza di minimo solare e QBO negativa (1963 e 1985), dettati da potenti fenomeni di riscaldamento stratosferico in sede polare con conseguente rottura del vortice polare stratosferico, e di conseguenza anche di quello troposferico. Quello che ci aspettiamo da un grande minimo solare (se tale sarà quello attuale), soprattutto nel lungo termine, è un ulteriore indebolimento del VP ed una sua maggiore vulnerabilità e dunque una propensione a situazioni che innescano eventi eclatanti sui lidi europei. Inoltre, in condizioni di minimo permanente l’accoppiata migliore (QBO-/BASSA ATTIVITA SOLARE) si presenterebbe circa una volta ogni due anni, a differenza dei periodi caratterizzati da cicli solari fortissimi (come sono stati gli ultimi) in cui tale accoppiata, per ovvii motivi, si riscontrava una volta ogni 10-11 anni. In altre parole non sarebbe necessario attendere ogni volta 10 o addirittura 20 anni per registrare episodi epocali in Europa. Quest’ultima condizione corrisponde proprio a quanto accadde nei decenni scorsi, quando, a causa della NINA STRONG del 75, per assistere nuovamente a condizioni di gelo estremo dettato “dall’accoppiata migliore”, si è dovuto attendere dal 1963 al 1985, esattamente 22 anni, cioè ben 2 cicli solari completi!!

Infine, non è nemmeno da escludere che nel pieno di un minimo solare eclatante (tipo Maunder o Dalton) la QBO si mantenga negativa per più anni consecutivi, generando condizioni favorevoli al freddo in Europa ogni inverno o quasi.

 

FabioDue e Riccardo