Il flusso dell’aria in atmosfera non è costante, ma subisce continue accelerazioni e decelerazioni e non è neppure rettilineo. Se in un determinato volume di atmosfera giunge più aria di quanta non se ne vada, allora si avrà, all’interno di tale volume, un accumulo. In altre parole è in atto una convergenza. Analizzando i campi di vento (o le isoipse) si possono identificare aree di convergenza laddove si ha confluenza del flusso oppure dove il vento tende a rallentare nella direzione del moto (si pensi ad esempio alle automobili che raggiungono un casello e quindi rallentano; in tal modo tendono ad ammassarsi in uno spazio ristretto). Al contrario si avrà divergenza se l’aria che abbandona il volumetto di atmosfera è in quantità superiore a quella che vi entra. Questo succede quando il flusso è diffluente, oppure quando il vento aumenta di intensità nel verso del moto.
Convergenza e divergenza sono assai importanti in quanto legati ai moti verticali. Consideriamo una zona vicino al suolo in cui vi sia convergenza. L’aria che giunge, non potendosi accumulare indefinitamente e non potendo muoversi verso il basso (a causa della presenza del suolo) inizierà a salire. I moti ascendenti arriveranno al più fino al limite della troposfera, dove la tropopausa stabile rappresenta un limite invalicabile. Qui si avrà divergenza orizzontale e l’aria si allontanerà dalla colonna di atmosfera considerata. Ma in questo modo, tramite i moti ascendenti, si avrà un calo di pressione al suolo che a sua volta genera convergenza, richiamando aria nei bassi strati. Lo stesso fenomeno si può vedere partendo da una divergenza in quota, la quale, sempre per conservazione della massa, richiama aria dai bassi strati. La risalita di aria produce un calo di pressione al suolo e conseguente convergenza. In questo modo alla convergenza o divergenza a grande scala è associato un moto verticale ascendente responsabile del maltempo. Si può fare il discorso inverso per moti verticali discendenti associati al tempo buono.
Come verrà mostrato nella descrizione delle carte a 200-300 hPa, la divergenza in quota legata alla corrente a getto è responsabile della formazione dei cicloni extratropicali
La vorticità può essere intuitivamente vista come la rotazione, lo spin di un fluido. Per convenzione è positiva la vorticità di un fluido che ruota in senso antiorario (ciclonico), negativa se la rotazione avviene in senso orario (anticiclonico). La vorticità viene quindi individuata da isoipse curve e in tal caso è tanto maggiore quanto più è accentuata la curvatura. Inoltre si genera vorticità anche a causa di shear di vento, ovvero quando l’intensità del vento varia nella direzione perpendicolare al vento stesso (vedi figure). La somma di questi due contributi si chiama vorticità relativa. Un ultimo contributo alla vorticità è legato alla rotazione terrestre. Questo contributo, noto come vorticità planetaria, è massimo ai poli e nullo all’equatore. Una massa d’aria che si muove verso il polo nord aumenta la sua vorticità planetaria. Vorticità relativa e planetaria si sommano per dare la vorticità assoluta.
Nel caso di un ciclone, la vorticità è generata sia dal flusso che ruota in senso antiorario, sia dal fatto che il vento aumenta di intensità allontanandosi dal centro, quindi generando uno shear che produce vorticità positiva. Il contrario avviene negli anticicloni.
Vorticità, convergenza, divergenza e moti verticali fanno parte dello stesso meccanismo dinamico alla base dei moti in atmosfera. Infatti quando si ha convergenza al suolo (ad esempio dovuta alla divergenza in quota come visto prima o al riscaldamento dell’aria vicino al suolo che produce un calo di pressione) a causa della forza di Coriolis il flusso viene deviato verso destra. Ne consegue che laddove ci sia convergenza il moto venga ad avere una rotazione antioraria, ovvero vorticità ciclonica (positiva). A questa circolazione è associato poi un moto verticale ascendente. Ecco spiegato quindi, in modo semplice, la dinamica di un ciclone. Al contrario, nel caso di divergenza al suolo, la forza di Coriolis produrrà vorticità anticiclonica (negativa), si avranno moti verticali discendenti e convergenza nell’alta atmosfera.
N.d.R.
Il tema della vorticità verrà successivamente approfondito da Alessandro Mandelli
Basi di Meteorologia (Parte Prima): il vento geostrofico
https://www.meteogiornale.it/news/read.php?id=12577
