Carl-Gustaf Arvid Rossby era un meteorologo svedese che ha lasciato una bella eredità alle spalle. Rossby ha trascorso la seconda guerra mondiale ad addestrare scienziati per l'esercito americano e ha dato preveggenti avvertimenti sui cambiamenti climatici. Sebbene sia morto nel 1957, il nome dell'uomo sopravvive in un fenomeno che ha scoperto durante i turbolenti anni '30:le onde di Rossby.
Chiamate anche "onde planetarie", queste hanno un enorme effetto sulla nostra atmosfera e sugli oceani. Come scrivono James R. Holton e Gregory J. Hakim nel loro libro "An Introduction to Dynamic Meteorology", le onde di Rossby sono "[il] tipo di onda più importante per i processi meteorologici su larga scala".
Influenzano tutto, dalle alte maree ai modelli meteorologici estremi. Ed è proprio quello che succede sulla Terra . Non ignoriamo il sole, che sperimenta le sue stesse onde Rossby. Così come le atmosfere di Venere e Giove.
Ma cosa definisce queste cose? Cos'è che rende un'onda Rossby un'onda Rossby?
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Le onde di Rossby sono qualcosa che può verificarsi all'interno dei fluidi .
Non stiamo parlando solo di liquidi qui. Qualsiasi sostanza che scorre che viene costantemente deformata da sollecitazioni (come l'attrito) che agiscono sulla sua superficie in una direzione parallela è considerata un fluido. Secondo questa metrica, l'aria stessa è un fluido, insieme ai nostri umidi e meravigliosi oceani.
Una vera onda Rossby deve soddisfare alcuni criteri specifici. Per prima cosa, queste onde si verificano solo all'interno dei fluidi barotropici, una categoria di fluidi la cui densità è funzione della sola pressione. Inoltre, le onde Rossby sono sottoprodotti naturali dell'effetto Coriolis.
È tempo per un disclaimer. Le persone hanno a lungo accusato l'effetto Coriolis di manomettere i bagni australiani. Questo è falso. Contrariamente a quanto dicono le leggende metropolitane, l'effetto Coriolis ha poco a che fare con il modo in cui l'acqua gira in un cesso appena lavato.
Ciò che effettivamente fa riguarda il modo in cui alcuni oggetti sembrano muoversi quando viaggiano su un corpo rotante, come la Terra o il sole.
Il nostro mondo natale ruota verso est attorno al proprio asse, la linea invisibile che taglia il pianeta, collegando i poli nord e sud. Inoltre, la Terra è molto più spessa attorno all'equatore rispetto a entrambi i poli. Quindi, per necessità, mentre il pianeta gira, le sue regioni equatoriali ruotano a una velocità maggiore rispetto alle latitudini più elevate.
Ogni volta che ti trovi sull'equatore, tu - e il terreno sotto i tuoi piedi - venite fatti ruotare verso est a quasi 1.030 miglia orarie (1.670 chilometri orari). Ma quando ti trovi nella città artica di Utqiaġvik, in Alaska, a una latitudine di 71 gradi sopra all'equatore, la velocità di rotazione verso est sarà ridotta a sole 340 miglia orarie (o 550 chilometri orari).
Questa differenza spiega perché gli oggetti nell'aria che viaggiano in direzione nord-sud sembrano virare fuori rotta invece di muoversi in linea retta.
"Le onde di Rossby esistono a causa dell'effetto Coriolis", afferma in una e-mail Mausumi Dikpati, scienziato senior, modellatore e fisico solare teorico presso l'Osservatorio ad alta quota (HAO) con sede in Colorado. "Nessuna rotazione, nessuna onda Rossby."
Sulla Terra, le onde di Rossby si verificano allo stesso modo nella nostra atmosfera e nei nostri oceani. Gli scienziati conoscono le onde di Rossby atmosferiche dal 1939, mentre le onde di Rossby oceaniche sono state osservate per la prima volta nel 1977.
I due hanno molto in comune. Dikpati ci dice che sono entrambi causati "dall'azione delle forze di Coriolis".
Un altro fattore che contribuisce è il sole. Invece di riscaldare il nostro pianeta in modo uniforme, la luce solare riscalda l'equatore a una velocità maggiore rispetto alle zone temperate e ai poli. Quindi, la Terra ha un gradiente di temperatura naturale basato sulla latitudine.
Poi abbiamo i venti, la cui forza e direzione possono essere profondamente influenzate dalla loro altezza.
"Le onde di Rossby atmosferiche sono eccitate dalle instabilità del gradiente di temperatura della latitudine e del gradiente verticale del vento, mentre le onde di Rossby oceaniche possono essere eccitate sia da questo che dagli effetti del vento sulla superficie dell'oceano", spiega Dikpati.
Quando queste onde si verificano nell'oceano, di solito sono di dimensioni inferiori rispetto alle onde di Rossby nella nostra atmosfera. Inoltre, Dikpati afferma che le onde oceaniche di Rossby sono "confinate nei bacini oceanici, mentre le onde atmosferiche si propagano intorno alla Terra".
Non puoi davvero osservare le onde marine di Rossby ad occhio nudo quando sei sulla faccia del pianeta. Ma fortunatamente per gli scienziati, i satelliti artificiali possono monitorare i loro progressi.
Definire le onde "lento" sarebbe un eufemismo. Alle basse latitudini, potrebbero "impiegare da mesi a un anno per attraversare il [Pacifico] oceano ," secondo la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) degli Stati Uniti.
Più lontane dall'equatore, le onde del Pacific Rossby possono viaggiare a un ritmo ancora più lento, a volte richiedendo un decennio o più per attraversare l'oceano più grande del mondo.
Nonostante la loro lentezza, le onde di Rossby non sono qualcosa che le comunità costiere dovrebbero ignorare. Possono rendere l'alta marea più alta del solito. Non sorprende che le onde siano state collegate anche a gravi inondazioni.
Intere coste potrebbero essere interessate; le onde di Rossby in arrivo possono aumentare il livello dell'acqua su centinaia di miglia (o diverse centinaia di chilometri) di proprietà oceaniche per un periodo di mesi, provocando il caos nelle infrastrutture locali.
Uno studio del 2018 ha rilevato che le onde di Rossby possono far salire il livello del mare costiero di oltre 10 centimetri, il che non è niente su cui starnutire, non in un mondo in cui quasi il 40% della popolazione vive entro 60 miglia (o circa 100 chilometri) dell'oceano.
I jet stream sono un altro parco giochi per Rossby Waves.
Formate ai confini convergenti delle masse d'aria calda e fredda, le correnti a getto sono correnti in rapido movimento. Navigano attraverso la nostra atmosfera a circa 5-9 miglia (da 8 a 14,4 chilometri) sopra la superficie del pianeta, viaggiando a una velocità media di 110 miglia orarie (o 177 chilometri orari).
La Terra ha quattro correnti a getto primarie, due nelle regioni polari e una serie di correnti "subtropicali" situate su entrambi i lati dell'equatore. Tutti e quattro viaggiano da ovest a est.
"Le onde nella [corrente a getto], come le vediamo sulle mappe meteorologiche, sono strettamente correlate alle onde di Rossby", afferma Dikpati. "Interagiscono con i venti medi da est-ovest per produrre i modelli ondulatori che vediamo, nonché i cambiamenti [su larga scala] del tempo che sentiamo. Questa interazione è al centro dei moderni modelli numerici di previsione meteorologica".
Gli scienziati hanno documentato "onde di caldo estremo" in Europa negli anni 2003, 2010 e 2015. Ciascuno di questi eventi è stato collegato a una serie di onde di Rossby che si erano snodate attraverso la corrente a getto subtropicale dell'emisfero settentrionale.
Le onde tortuose possono bloccare i sistemi meteorologici di alta o bassa pressione, limitandone il movimento per lunghi periodi. In circostanze sbagliate, ciò può innescare crisi naturali come inondazioni e siccità. Nel 2018, l'attività delle onde di Rossby era implicata sia nelle inondazioni improvvise giapponesi che nelle ondate di caldo nordamericane.
Tali eventi possono avere ramificazioni globali. Uno studio del 2020 pubblicato sulla rivista "Nature Climate Change" ha affermato che le onde di Rossby potrebbero rappresentare una grave minaccia per la sicurezza alimentare internazionale. Non è difficile immaginare ondate di calore provocate da queste ondate che riducono la produzione agricola fino all'11% in regioni che sono diventate cruciali per l'approvvigionamento alimentare mondiale. Delizioso.
Ora è interessanteTra le altre cose, Dikpati studia la formazione e il comportamento delle onde di Rossby sul sole. "Le onde solari di Rossby sono state osservate per la prima volta nel movimento delle strutture magnetiche nella corona solare", afferma. Per la cronaca, la corona è l'atmosfera esterna estesa del sole, uno strato luminoso che fa capolino sulla Terra da dietro la luna durante le eclissi solari totali. Studiando le onde di Rossby del sole, gli scienziati sperano di ottenere una migliore comprensione dei cambiamenti ambientali noti come "meteo spaziale", che influenzano qualsiasi cosa, dalle trasmissioni TV e dalle reti elettriche ai sistemi GPS e ai satelliti militari.
