Un persistente mito, ripetutamente ostentato nelle discussioni di carattere meteorologico, riguarda l’asserzione secondo la quale la PVA (avvezione di vorticità positiva) equivalga ad un moto ascendente. In generale pochi sono avvezzi alla matematica della teoria quasi-geostrofica, tra i quali possiamo naturalmente escludere lo scrivente.
La discussione che seguirà è destinata a fare chiarezza sull’interpretazione fisica di come i moti verticali sono originati dall’avvezione di vorticità. Le ignobili divulgazioni di cui mi renderò responsabile sono naturalmente ultra-semplificazioni della teoria matematica. Lo scopo è dare al lettore un’idea qualitativa delle connessioni fisiche tra la matematica e la realtà.
Interpretazione fisica n.1
Un modo pratico per visualizzare il problema è quello di immaginare una depressione o saccatura incastonata nel flusso zonale medio. La depressione può essere vista come una sacca di vorticità maggiore rispetto alle zone adiacenti. Ora immaginiamo una porzione d’aria che entra da nordovest nella depressione. Naturalmente questa porzione possederà una certa vorticità propria, che, dirigendosi verso il centro della depressione, essa sarà costretta ad aumentare, secondo il progressivo aumentare della vorticità ciclonica, per poter mantenere l’equilibrio con l’ambiente circostante.
Il solo modo che la porzioncina d’aria può sfruttare per aumentare la sua vorticità, è quella di imitare un pattinatore sul ghiaccio, riducendo il proprio diametro medio, e conservare inalterato il proprio momento angolare. L’aria così concentrata a causa della convergenza non può far altro che fluire verso l’alto.
Per questo motivo, l’aria che entra da dietro una depressione, in una regione d’avvezione di vorticità ciclonica (CVA), in altre parole in regioni di vorticità progressivamente aumentante nella direzione del flusso, deve convergere. Allo stesso modo, all’interno di regioni aventi avvezione di vorticità anticiclonica (AVA), dall’altro lato dell’asse di saccatura, l’aria diverge.
Poiché non abbiamo minimamente introdotto alcun termine che specifichi la quota alla quale questo può succedere, l’assunzione secondo la quale dichiariamo che l’AVA implica divergenza, e la CVA implica convergenza, deve necessariamente essere vera a qualunque quota dell’atmosfera.
La matematica mostra che AVA implica l’aumento di geopotenziali, mentre CVA la diminuzione, quindi possiamo inferire qualitativamente la magnitudo dell’avvezione di vorticità analizzando la variazione di geopotenziale ad una determinata quota.
Per par condicio abbiamo scelto di usare AVA piuttosto che la più comune dicitura PVA (avvezione di vorticità positiva), in quanto non rispecchia necessariamente il segno della vorticità dell’emisfero boreale, e può essere usato anche per analizzare l’avvezione di vorticità nell’emisfero australe.
Quando sistemi extratropicali non sono in fase di ciclogenesi (o al contrario di colmamento), il loro movimento è associato sempre ad avvezioni di vorticità, e lo vedremo più dettagliatamente nell’interpretazione fisica n.2.
Naturalmente, la legge di continuità di massa c’impone che ad una convergenza debba necessariamente corrispondere una divergenza, ad un’altra quota. Tra il livello di convergenza e quello di divergenza esiste un livello che si chiama Livello di Non Divergenza (LND), che naturalmente potrebbe non essere (e non è!) una superficie piatta, ed attraverso il quale passa la massa diretta dal basso verso l’alto.
Come si è visto nel capitolo 2 delle lezioni di Silvio Diavolio (https://www.meteogiornale.it/news/read.php?id=12578), si stabilisce per comodità che l’LND sia a metà strada tra il suolo e la troposfera, cioè approssimativamente a 500hPa, anche se tale semplificazione trova il suo scopo solo nella meteorologia pratica, e non in quella teorica.
Seconda legge fisica dell’avvezione di vorticità:
https://www.meteogiornale.it/news/read.php?id=12785
Questo articolo è un approfondimento di
Basi di Meteorologia (Parte II): convergenza, divergenza e vorticità
https://www.meteogiornale.it/news/read.php?id=12578
