Onde atmosferiche e gravitazionali

Onde atmosferiche fotografate a bordo di un aereo. Fonte: http://www.weathervortex.com

Le onde atmosferiche vengono identificate in presenza di variazioni dell'ondulazioni atmosferiche rispetto allo stato medio di quiete dell' atmosfera. Le onde sono incluse nei parametri meteorologici, come per esempio la temperatura atmosferica, la pressione, la velocità e la direzione del vento, e coprono una vasta gamma di valori nella scala planetaria, (con lunghezze d'onda di circa 10 mila chilometri orizzontali o anche maggiori) nella mesoscala, (100-1000 km) nella piccola scala con lunghezze d'onda orizzontali di solo alcuni km, (un esempio per la meso-e la piccola scala sono le onde gravitazionali).
Le onde atmosferiche sono molto importanti per diversi processi che riguardano la chimica atmosferica e la dinamica. Le onde sono coinvolte nella formazione delle nubi, come ad' esempio: nelle variazioni di temperatura dovute a onde in grado di modulare la forma delle bande delle nubi. Di notevole importanza, risulta la formazione delle nubi stratosferiche polari (PSC) attivate dalle onde di montagna alle alte latitudini, in quanto, questo è il principale processo responsabile della deplezione dell'ozono durante l'inverno Artico. Le sorgenti delle onde sono situate principalmente nella regione della troposfera e della tropopausa. Le onde sono causate, per esempio: per convenzione, tramite i sistemi atmosferici, tramite la regolazione geostrofica, e le forzature orografiche. Con lo slancio che acquista dal basso verso le elevate altitudini, l'onda in movimento attraversa i diversi livelli di altitudine dell'atmosfera terrestre; (troposfera, stratosfera, mesosfera, termosfera). Questa spinta che ha determinato il movimento dell'onda verticale si conclude nel punto in cui si infrange. Il meccanismo descritto è responsabile delle molteplici caratteristiche relative ai modelli di circolazione globale: le onde che si infrangono sono il principale motore di generazione della circolazione atmosferica residua (circolazione Brewew-Dobson), ma regolano anche la struttura verticale dei sistemi globali di vento zonale (per esempio, la quasi oscillazione-biennale (QBO) del vento zonale che avviene nei tropici o l'inversione dei getti di vento zonale nella mesosfera), anche il frangimento delle onde gioca un ruolo importante per la struttura verticale della temperatura dell' ambiente, (per esempio, la mesopausa fredda in estate, in cui si osservano temperature più basse nell'atmosfera della Terra.
Riferimento: WAVE DYNAMICS. L'interazione delle onde con il flusso medio atmosferico non è stata ancora compresa appieno. In particolare, la forzatura delle onde che si determinano per convenzione, e la parametrizzazione delle onde gravitazionali che sono importanti fonti di incertezza nella modellazione atmosferica e nella previsione del clima. Le onde gravitazionali sono piccole onde individuabili nella mesoscala con lunghezze d'onda orizzontali comprese tra alcuni chilometri e diverse migliaia, la cui durata tipica del ciclo varia tra i 15 minuti e più, in un giorno. Tipicamente, queste onde sono generate da fonti atmosferiche inferiori, ad esempio: dal flusso del vento quando incontra delle irregolarità nella superficie terrestre come le montagne e le valli, dalla distribuzione non omogenea delle fonti di calore associate a sistemi convettivi, e dai processi atmosferici altamente dinamici quali le correnti a getto e frontali. Infine la forza gravitazionale riequilibra il sistema tramite le onde di gravità. L' ampiezza delle onde gravitazionali verticali aumenta con l'altitudine, dove proporzionalmente, la densità dell'aria diminuisce. Le onde possono irrompere nella stratosfera e nella mesosfera interrompendo, accelerando o rallentando il flusso di circolazione in queste regioni superiori. Infine, possiamo conlcudere affermando che le onde gravitazionali rappresentano una delle principali incertezze che riguardano la comprensione dello studio di determinati fenomeni atmosferici. Riferimento: GRAVITY WAVES - INSTITUTE OF ENERGY AND CLIMATE RESEARCH (IEK).