Didattica circolazione atmosferica

Perchè non esistono le TEMPESTE di alta pressione? DETTAGLI

Avete mai sentito parlare di tempeste di alta pressione? Molto probabilmente no, dato che non possono esistere. La questione, a prima vista, potrebbe sembrare banale, tuttavia solo studiando il suo significato fisico e matematico, possiamo dimostrarlo in forma pratica. La soluzione del nostro quesito parte tracciando per prima cosa l’identikit delle nostre basse e alte pressioni.

Osservate la figura di apertura; sul piano verticale una bassa pressione è una circolazione entro la quale convergono masse d’aria negli strati più bassi. L’accumulo di aria, non potendo sfogare verso il basso crea una colonna d’aria che salendo, toglie peso (ecco perchè si dice bassa pressione) rispetto alle zone immediatamente circostanti. Questa salita provoca condensazione e quindi la formazione di nuvole e precipitazioni.

L’alta pressione è l’esatto contrario; le masse d’aria convergono in quota e l’accumulo di aria che ne deriva, non potendo sfogare verso l’alto a causa del “tappo” opposto dalla stratosfera, crea una colonna d’aria che, scendendo, aggiunge peso rispetto alle zone circostanti. In questo caso l’aria in discesa incontra pressioni via via sempre maggiori, dunque si comprime e si riscalda, dissipando le nubi e portando dunque condizioni di bel tempo.

Ma per comprendere in maniera ancor più chiara la differenza tra i due soggetti sinottici, occorre esaminarli sul piano orizzontale. Nella bassa pressione l’aria non sale verticalmente, bensì si avvita ruotando in senso antiorario attorno al proprio asse (nell’emisfero boreale). Nascono così tre forze: la forza di gradiente (G), che soinge l’aria dall’alta verso la bassa pressione in via diretta, la forza centrifuga (C), che spinge l’aria dal centro verso l’esterno e la forza di Coriolis (CO), che interviene a causa della rotazione terrestre.

Ebbene, tralasciando l’ulteriore deviazione dovuta all’attrito nel caso di una bassa pressione al suolo, e soffermandoci su quanto avviene invece a livello delle correnti portanti in quota, queste tre forze tendono a giungere ad uno stato di equilibrio che è noto in quota come vento geostrofico (nella figura a fianco il vento indicato dai cerchi). Quest’ultimo si presenta pressochè  parallelo, o quasi, alle linee di uguale altezza geopotenziale (le isoipse).

La relazione che nasce tra le tre forze può essere schematizzato come segue: G=CO+C, ossia la forza di gradiente è uguale alla somma tra la forza di Coriolis e la forza centrifuga. La forza centrifuga in pratica “aiuta” quella di Coriolis a compensare il vento di gradiente e quindi, in definitiva, la nostra bassa pressione, che può dunque approfondirsi sino a divenire una tempesta o addirittura un uragano. 

Nel caso dell’alta pressione invece succede questo: C0=G+C, ossia la forza di Coriolis fa più fatica a contrastare le forze di gradiente e centrifuga che si sommano tra loro (vedi figura qui a detsra). Se ne deduce che, con l’aumentare delle forze di gradiente e di quella centrifuga si arriverà ad un punto in cui la forza di Coriolis si annullerà fino a diventare addirittura negativa, quindi incapace di compensare le forze che agiscono verso l’esterno. Ecco che l’anticiclone si indebolisce e si dissipa. Non si arriverà mai ad, quindi, ad una tempesta.

Matematicamente parlando, senza tuttavia entrare nel dettaglio della formulazione, è molto interessante osservare che nel caso della bassa pressione l’equazione che ne descrive il moto ci restituisce sempre una soluzione nel campo dei numeri reali, qualunque sia il gradiente barico (G).

Nel caso dell’alta pressione, invece, la forza centrifuga (C) cresce con il quadrato della velocità del vento, mentre quella di Coriolis cresce in maniera lineare, divenendo dunque ad un certo punto incapace di compensarla. La nostra equazione ammette soluzioni reali fino ad un certo momento, dopodichè ci restituisce almeno una soluzione uguale a zero (l’alta pressione si indebolisce) e successivamente nessuna soluzione reale (l’alta pressione si dissipa).

Ultima nota: all’Equatore, dove viene a mancare la forza di Coriolis, si ha la seguente equazione: G+CE=0. I più esperti avranno certamente capito che questa equazione non ammette soluzioni reali, il che vuol suggerirci quindi che all’Equatore non possono esistere catene di alte pressioni.

Luca Angelini

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