Nelle previsioni a lungo termine i meteorologi usano degli indici che mettono in relazione quantità fisiche dell'atmosfera tra luoghi molto distanti; questi parametri sembrano ripetersi periodicamente, con lassi di tempo pluriennali. Ad esempio, un parametro molto utilizzato è la NAO (North Atlantic Oscillation) che correla la pressione misurata  a Lisbona con quella misurata a Reykjavik, quindi la pressione nell'Atlantico centro-orientale con quella dell'Atlantico settentrionale. La differenza delle due pressioni misurate diventa quindi un indice di teleconnessione, importante soprattutto per la stagione invernale; la positività o negatività di questo indice ha effetti determinanti sul clima invernale dell'intera Europa (vedi più avanti). Spesso viene usato il termine pattern: questo indica una particolare configurazione meteo con una persistenza maggiore o uguale a dieci giorni. Un pattern può anche durare per mesi. Un determinato pattern è la risposta dell'atmosfera alla presenza di determinati fenomeni, quali, ad esempio, anomalie di temperatura superficiale degli oceani, intensità e posizione della zona di convergenza equatoriale, improvvisi riscaldamenti della stratosfera (stratwarming); la reazione dell'atmosfera a tali situazioni produce l'instaurarsi di schemi di circolazione standard (pattern).

    Alcune informazioni sono tratte dal  Climate Prediction Center (CPC), che si trova cliccando qui.

     La tabella sottostante, tratta dal lavoro citato precedentemente , riporta i patterns più comuni per l'emisfero nord; il numero indica il grado di importanza del pattern in oggetto nel condizionare la circolazione atmosferica nel mese relativo. L'assenza del numero indica che non si è riscontrata la presenza del pattern in quel mese.

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Analizziamo quindi i vari indici:

North Atlantic Oscillation (NAO)

Arctic Oscillation (AO)

Pacific/North America (PNA)

Polar / Eurasia (POL)

West Pacific (WP)

North Atlantic Oscillation (NAO)

Un pattern molto importante, riscontrabile in tutti i mesi dell'anno, è la NAO; essa correla le pressioni tra l'Atlantico settentrionale e l'Atlantico centrale. A seconda delle località prese in considerazione nelle due regioni dell'Atlantico, si possono avere vari indici Nao:

• differenza di pressione tra Ponta Delgada (Isole Azzorre) e Stykkisholmur (cittadina dell'Islanda);

• differenza di pressione tra Gibilterra e Stykkisholmur (cittadina dell'Islanda);

• differenza di pressione tra Lisbona e Reykjavik (capitale dell'Islanda).

L'indice elaborato dal CPC  (Climat Prediction Center) si basa sulle anomalie di pressione a 500 hPa nell'analisi della regione 20°N- 90° N. Vedi qui per ulteriori informazioni.

La porzione di emisfero nord alle alte latitudini è il regno del Vortice Polare, una profonda depressione il cui centro insiste per tutto l'anno in prossimità del polo. Nel semestre freddo avviene, di solito, che, quando la pressione atmosferica al livello del mare diminuisce alle alte latitudini - con conseguente intensificazione del Vortice Polare - nello stesso tempo aumenta nel Medio Atlantico, rinforzando in tal modo l'anticiclone delle Azzorre. Viceversa, quando la pressione aumenta nel Circolo Polare, allora diminuisce alle medie latitudini, rendendo quindi deboli le differenze di pressione lungo i meridiani. Nella figura sottostante compare la configurazione tipica di pressioni (L = bassa pressione, H = alta pressione).

Indici NAO positivi (maggiori di 0,5) comportano quindi un rafforzamento dell'anticiclone delle Azzorre e un analogo aumento di intensità della bassa pressione islandese. Questa figura barica produce il passaggio di numerose perturbazioni atlantiche sull'Europa settentrionale. Di conseguenza si hanno inverni più umidi e miti sull'Europa centro-settentrionale, più secchi sull'Europa meridionale.

Indici Nao minori di 0.5 e, ancor più se fortemente negativi, ribaltano la situazione precedente; la bassa pressione islandese scende molto di latitudine, indebolendosi, lasciando l'Atlantico settentrionale con pressioni più alte; l'anticiclone delle Azzorre scende anch'esso di latitudine e si indebolisce. Un indice NAO molto negativo comporta inverni più secchi sull'Europa del Nord, più umidi e freddi sull'Europa meridionale. Tale situazione produce anche inverni freddi e nevosi sulla sponda americana dell'oceano Atlantico. Ad esempio, sono riportati di seguito i valori NAO per alcuni mesi storicamente molto freddi e nevosi dell'Italia:

  L'indice NAO presenta ampie fluttuazioni durante l'anno, ma sembra evidenziare un ciclo di circa 30-35 anni: NAO positive si sono avute approssimativamente dal 1905 al 1935 e dal 1970 al 2000, NAO negative dal 1935 al 1970 (vedi grafico successivo).

Nei quadri successivi sono riportati gli indici storici di NAO di periodi inverni particolarmente freddi e nevosi; in rosso i mesi in cui si sono avuti episodi di freddo e neve molto intensi.

Di seguito sono riportati i grafici dell'indice NAO tratti dal sito del CPC. Sono di lettura intuitiva, ma per una loro comprensione più approfondita ci si può riferire al sito del CPC, cliccando qui.

Un altro sito che riporta considerazioni didattiche sull'indice NAO lo si trova cliccando qui.

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Arctic Oscillation (AO)

     La AO studia le differenze bariche tra le regioni artiche e le medie latitudini dell'emisfero nord e quindi è un indice più generale della NAO; quest'ultima si può considerare quindi la AO relativa all'oceano Atlantico. Vi è infatti un'ottima correlazione tra i due indici, che quindi spesso concordano. Una AO molto positiva è indice di un forte vortice polare, con conseguente intensificazione delle correnti atlantiche trasportanti le perturbazioni sull'Europa centro-settentrionale. Una AO molto negativa, al contrario, produce un anticiclone tra la Groenlandia  ed il mare Artico con un conseguente indebolimento del vortice polare che tende ad abbassare di latitudine il suo centro ed a produrre stagioni più umide e fresche sull'Europa meridionale.

La pagina del CPC dedicata all'indice AO la si può trovare cliccando qui.

Differences Between 15-day Running Mean Values of the Observation and the GFS Ensemble Mean Outlooks

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East Atlantic (EA)

      L'indice EA è simile alla NAO; infatti rende conto delle differenze di pressione tra l'intero Oceano Atlantico e quindi si può considerare un pattern NAO traslato verso sud-est. EA è ovviamente collegato con l'ITCZ (zona di interconvergenza tropicale) di cui è un indicatore di innalzamenti o abbassamenti. Le ultime estati In Europa hanno spesso visto un pattern EA positivo, con rinforzi anticiclonici di origine africana (in gergo l'anticiclone africano che interessa l'Europa centro-meridionale nella stagione estiva viene chiamato "cammello") e temperature molto elevate; al contrario, un indice EA molto negativo apporta inverni freddi nell'Europa mediterranea (esempio: febbraio 1956, gennaio 1963).

  L' E.A. è molto simile alla N.A.O. (la differenza principale risiede in una distribuzione barica spostata verso Sud Est) per cui una fase positiva ci mostra una depressione semipermanente sbilanciata verso le isole Britanniche e il Mare del Nord e un anticiclone atlantico ben supportato dall’alta subtropicale nordafricana tra Algeria e Libia risalendo verso l’Egeo e il Mar Nero; al contrario la fase negativa è rappresentata da alte pressioni sull’Europa centro-occidentale e un canale depressionario dai Balcani al Mediterraneo occidentale passando per l’Italia meridionale e con tempo da est sulla penisola.

La pagina del CPC dedicata all'indice EA la si può trovare cliccando qui.

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Pacific/North America (PNA)

       Tale indice è legato alle altezze di geopotenziale sul Pacifico e sull'America del Nord. Ad un pattern PNA positivo è legata la formazione di un forte anticiclone di blocco in Atlantico settentrionale, con conseguente discesa di aria artica sull'Europa centro-meridionale con traiettoria nord-sud (esempio gennaio 1981). PNA negativi sono invece associati ad intensa attività depressionaria in Atlantico (maggio 1964).

La pagina del CPC dedicata all'indice PNA la si può trovare cliccando qui.

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Scandinavian Pattern (SCAND)

      Lo SCAND è collegato con un centro di alta pressione nella regione scandinava, con un centro depressionario sull'Europa occidentale; SCAND fortemente positivi sono correlati a forti discese d'aria fredda in area mediterranea che, interagendo con aria umida temperata richiamata dalla bassa pressione in Europa occidentale provocano copiose nevicate sull'Italia (esempio febbraio 1954, gennaio 1972, febbraio 1991, gennaio 2006; in quest'ultimo mese valore record di + 3.06).

La pagina del CPC dedicata all'indice SCAND la si può trovare cliccando qui.

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East Atlantic / Western Russia (EA/WR)

      E' un pattern correlato con le configurazioni euroasiatiche. Nella fase positiva si hanno anomalie geopotenziali positive sull'Europa occidentale e sul nord della Cina , anomalie negative in Atlantico centro-settentrionale e a nord del Mar Caspio. Pattern EA/WR negativi comportano intense precipitazioni in Europa occidentale (esempio: inverni ed inizio primavere degli anni 1969/70, 1976/77, 1978/79). Fasi positive prolungate del pattern sono piuttosto rare e si sono avute con discreta frequenza in alcuni inverno degli anni '90. Valori record: -3.12 (marzo 1970), +2.95 (maggio 1965).

La pagina del CPC dedicata all'indice EA/WR la si può trovare cliccando qui.

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Polar / Eurasia (POL)

     Si presenta durante tutto l'anno, ma è significativo in modo particolare nella stagione invernale. La sua fase positiva è correlata con un approfondimento del vortice polare e pressioni più alte su tutto il continente euro--asiatico. In questa fase produce basse temperature sulle regioni artiche e siberiane e precipitazioni intense. In Europa questa fase è stata presente nei periodi tra il 1971 e il 1976 e nelle ultime decadi. Nella sua fase negativa, il pattern è collegato con inverni più freddi della norma nei continenti europeo ed asiatico, ad esempio nei periodi 1964/65, 1969/70 e 1976/87. Valori record: -3.15 (novembre 1998), +2.6 (febbraio 1963).

La pagina del CPC dedicata all'indice POL la si può trovare cliccando qui.

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West Pacific (WP)

    Durante l'inverno e la primavera, l'indice analizza un dipolo di pressione con un centro sulla penisola di Kamchatka e l'altro che ricopre una vasta zona del Sud-est asiatico e del Pacifico tropicale occidentale. Sull'Europa tale pattern ha riflessi limitati; in presenza di un forte anticiclone nord-Pacifico in febbraio-marzo, si hanno depressioni intense in nord-Atlantico; al contrario, in dicembre-gennaio, ad un rafforzamento della depressione in nord-Pacifico corrisponde generalmente un analogo approfondimento della semipermanente islandese.

La pagina del CPC dedicata all'indice AO la si può trovare cliccando qui.

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Madden-Julian-Oscillation (MJO)

La MJO rende conto, mediante le sue otto fasi, della localizzazione e dell'intensità dell'attività convettiva equatoriale. Il pattern è quindi correlato con il clima delle regioni equatoriali. Fornisce in formazioni sulla velocità e sulla direzione dei venti alle varie quote, sulle precipitazioni, sulle temperature superficiali del mare e sull'evaporazione dell'oceano. Ha un'onda ciclica che tipicamente è di 30-60 giorni. Le otto fasi in cui si declina sono collegate ad una precisa localizzazione della zona di convezione tropicale.  Nel grafico sottostante si può trovare l'informazione sulla fase attuale e sulla sua intensità; se il plot è dentro la circonferenza, il pattern è debole e quindi poco significativo; tanto più i punti giornalieri si discostano dal centro tanto più l'indice è interessante. Ad ogni fase e ad ogni mese è associabile un preciso pattern.

La pagina del CPC dedicata all'indice MJO la si può trovare cliccando qui  

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El Nino Southern Oscillation (ENSO)

Negli anni '20, i meteorologi sudamericani stimavano e valutavano gli effetti di quell'anomano vento natalizio che avevano chiamato"El Niño" (il bambino), limitando la loro analisi alle zone più colpite. Il nome, in realtà, pare sia stato inventato da pescatori peruviani che ogni anno intorno a Natale sperimentavano queste correnti calde. Cinquanta anni più tardi, El Niño non era più solo un vento anomalo, ma era El Niño combinato con le oscillazioni meridionali (Southern Oscillation) che correlavano periodi siccitosi in Australia ed Indonesia a piogge torrenziali in America del Sud. Jacob Bjerknes, meteorologo norvegese, alla fine degli anni '60 coniò il termine ENSO (En Niño Southern Oscillation). 

Nella figura soprastante: El Niño - cioè il riscaldamento a intervalli più o meno regolari delle acque del Pacifico tropicale - ha delle conseguenze di portata mondiale sul clima. L'immagine mostra il riscaldamento avvenuto dell'evento secolare dell'El Niño 1997/1998.
Fonte dei dati: Integrated Global Ocean Services System, IGOSS.  Tratto da MeteoSvizzera.

    Nell'area del Pacifico centro meridionale, in situazione normale, la direzione dei venti a bassa quota e delle correnti marine da esso generate va da est verso ovest; ossia dalle coste cilene verso quelle indonesiane ed australiane.

    L'accumulo di acqua «calda» (la differenza di temperatura tra l'acqua della costa ovest e quella della costa est è di circa 8 gradi centigradi) lungo le coste della sponda ovest del Pacifico meridionale condiziona fortemente il clima locale, riscaldando l'atmosfera, e crea le condizioni necessarie perché possa piovere regolarmente.

    Inoltre, l'effetto del vento sulla massa d'acqua è tale da generare un vero e proprio dislivello della superficie marina che è più alta lungo le coste occidentali rispetto a quelle orientali di circa mezzo metro.

    La massa d'aria superficiale ultimato il tragitto da est verso ovest, quando si trova sopra le coste occidentali del Pacifico, sale in quota e ritorna verso le coste orientali chiudendo il circuito. Ad intervalli irregolari, e per cause che nonostante gli sforzi degli scienziati non sono ancora ben note, i venti a bassa quota diminuiscono d'intensità fino quasi ad annullarsi.

     Tale situazione di stanca dei venti crea una serie di effetti strettamente collegati l'uno agli altri: l'acqua calda accumulata lungo le coste occidentali del Pacifico meridionale rifluisce verso oriente; l'acqua che si trova lungo le coste cilene non venendo più trascinata verso occidente non consente alle acque profonde di risalire in superficie; la massa di aria umida che si trova normalmente al di sopra delle coste occidentali dell'Atlantico si sposta verso il centro dell'Atlantico; la circolazione del vento in quota ed al suolo si modifica radicalmente.

      Un osservatore che si trovi lungo le coste pacifiche del Sud America, è sottoposto solo al secondo degli effetti sopra elencati, ed è in grado di notare solo l'innalzamento della temperatura dell'acqua. È a questo anomalo riscaldamento del mare in quella zona che i gli abitanti locali hanno dato il nome di El Niño.

    In sostanza quindi El Niño non è una causa ma bensì uno degli effetti della stanca dei venti che normalmente soffiano sul Pacifico meridionale. Il fenomeno dell'El Niño è normalmente seguito da quello chiamato La Niña, caratterizzato da un notevole abbassamento dalla temperatura superficiale dell'acqua dell'oceano.

     Preso singolarmente El Niño provoca l'unico effetto, comunque grave, di annullare l'apporto di acqua fredda e ricca di nutrimento dalle profondità marine. Il mancato apporto di sostanze nutritive provoca co-me ricaduta la moria di gran parte del pesce nell'area rivierasca cilena, con gravissimi danni all'economia nazionale.

     Ma sono gli altri cambiamenti nella circolazione della massa d'aria ad avere le ricadute maggiori. Il mancato apporto di aria umida sulle coste occidentali dell'oceano Pacifico meridionale rende il clima di quelle aree estremamente secco, favorendo i grossi incendi, come recentemente accaduto in Australia e in Indonesia. Inoltre, gli squilibri nella circolazione generale dell'aria su scala globale si ripercuotono anche a distanza notevole dall'area del pacifico (fig. 3). In concomitanza con El Niño e La Niña nella regione Nord Americana e nell'area asiatica soggetta ai monsoni si verifica un notevole incremento nelle precipitazioni, di intensità tale da creare danni, inondazioni e distruzioni, mentre lungo le coste meridionali africane si verifica una forte carenza delle stesse, con la conseguente siccità che danneggia le colture di mais, principale fonte economica dell'area.

      El Niño si verifica ad intervalli variabili tra i 3 e i 5 anni e dai dati statistici risulta che gli effetti più marcati sul clima mondiale, e di conseguenza i più devastanti per l'economia mondiale, si sono registrati nel 1982-1983, quando ci fu un fenomeno definito dagli studiosi «El Niño del secolo» che ha causato danni all'economia mondiale per circa 8 miliardi di dollari.

     I ricercatori di oceanografia e meteorologia sono allo studio per determinare con maggior precisione sia le cause che gli effetti di questi fenomeni e, inoltre, per individuare il modo di prevedere con sufficiente anticipo questo evento. Proprio a questo scopo, lungo la costa sud americana ed in particolari aree del Pacifico, sono state posizionate alcune boe oceanografiche automatiche. Queste misurano con continuità la temperatura dell'acqua e inviano via radio o satellite i dati raccolti alle stazioni di controllo a terra dove essi vengono analizzati dagli specialisti.

Effetti del Niño in Europa: variano a seconda della stagione considerata e dell'intensità con cui si presentano il Niño e la Niña. Le correlazioni più evidenti compaiono nella stagione autunnale, allorquando la presenza del Niño provoca un aumento di piovosità sull'Europa occidentale ed una diminuzione della stessa sull'Europa orientale. Trascurabili gli effetti sull'inverno europeo prodotti da un Niño neutro o debole. Un forte Niño sembra essere invece correlato con inverni caldi e piuttosto asciutti sul Mediterraneo.  Nella stagione primaverile l'influenza del Niño appare più blanda, anche se sembra che un Niño intenso favorisca precipitazioni sull'Europa Centrale, mentre le inibisca nell'Europa Occidentale. Per altra considerazioni, vedere il già citato articolo che si può trovare all'url: http://forum.meteonetwork.it/showthread.php?t=56080 ad opera di MeteoNetwork.

La pagina del CPC dedicata all'indice ENSO la si può trovare cliccando qui.

I valori attuali e storici collegati al Niño si possono trovare cliccando qui. Valori in rosso, positivi, denotano un forte Niño (vedi 1982-83), valori in blù, negativi una Niña.

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Quasi Biennal Oscillation (QBO)

E' un indice di teleconnessione stratosferico, collegato all'inversione che caratterizza le correnti equatoriali alle altitudini corrispondenti alla pressione di 50 hpa e 30 hpa. L'oscillazione ha un periodo medio di 28 mesi, variando da 20 a 36 mesi. Si parla di fase Ovest (+) e di fase Est (-). A livello europeo l'indice è correlato, all'inizio della stagione autunnale, con il pattern EA/WR: una QBO occidentale favorisce una EA/WR positivo, una QBO negativa ad un EA/WR negativo. Una QBO negativa significa che il flusso statosferico proviene da est invece che, come di solito, da ovest; una QBO negativa quindi produce una minore intensità delle correnti occidentali con flussi meridiani più intensi. Una QBO negativa non produce necessariamente periodi rigidi.

indici agli url: a 30 hPa:  http://www.cpc.ncep.noaa.gov/data/indices/qbo.u30.index

                      a 50 hPa: http://www.cpc.ncep.noaa.gov/data/indices/qbo.u50.index

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Quadri di riferimento tratti dal sito del CPC

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tabella aggiornata all'url: http://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/analysis_monitoring/bulletin/table3.html

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indici dal 1950, divisi per mese

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Cicli solari  

      Il grafico riporta il numero di macchie solari registrato fino a luglio 2007, con la previsione per il futuro. In linea di massima, un alto numero di macchie è correlato con una maggior attività solare e ad un maggior flusso energetico verso la terra. Attualmente si sta concludendo il ciclo solare undecennale (ciclo di Schwabe) denominato con il numero 23 e sta iniziando il numero 24; vedi il grafico successivo: