La vorticità potenziale

Che cos’è la vorticità potenziale? La vorticità potenziale (PV) rappresenta la circolazione di una particella racchiusa tra due superfici isoentropiche ed è il prodotto tra la vorticità assoluta su una superficie isoentropica e la stabilità statica:

Equazione della vorticità potenziale

 

 

 

 

 

 

 

Conservazione della vorticità potenziale. Si assume che:

1) il fluido sia omogeneo e incomprimibile;

2) l’attrito sia nullo;

3) il flusso sia adiabatico.

 La prima conseguenza della conservazione della vorticità è che una particella d’aria in movimento manterrà lo stesso valore di vorticità potenziale se si sposta lungo un’adiabatica. Esiste, quindi, una relazione tra vorticità assoluta e stabilità statica.

Schema della conservazione della vorticità

Il diagramma mostra due cilindri con il top e il fondo definiti da due superfici isoentropiche. La differenza di temperatura potenziale tra il top e il fondo in entrambi i cilindri è la stessa. Sotto le ipotesi di conservazione di vorticità potenziale, se il cilindro viene allungato (fig. b), la stabilità statica diminuisce mentre la vorticità assoluta aumenta. La conservazione della vorticità potenziale consente di individuare fenomeni a scala sinottica e di seguirli nel tempo e nello spazio.

Anomalie della vorticità potenziale. L’ abbassamento della tropopausa è chiamata upper level PV- anomaly. Questa anomalia nelle immagini WV (water vapour) sono caratterizzate da un colore scuro e hanno varie forme.Se PV è positivo, le linee isoentropiche sono caratterizzate da alti valori ripretto alle aree circostanti e indicano aria più fredda. L’altezza della tropopausa presenta un minimo locale.Nel caso di PV negativo, le linee isoentropiche sono caratterizzate da valori più bassi rispetto alle aree circostanti e indicano aria più calda. L’altezza della tropopausa ha un massimo locale.

A causa del fatto che la PV massima a un certo livello dell’atmosfera rappresenti l’intrusione di aria secca dalla stratosfera nella bassa troposfera, le migliori immagini per seguire i processi connessi con la vorticità potenziale sono proprio quelle del vapor acqueo (WV). In queste immagini la convezione è notevolmente maggiore appena avanti a una stretta e lunga striscia nera.

 

Schema di una zona nera nell'immagine WV

 

Articolo a cura di AlbertoSpedicato

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