Le carte in quota (500 hPa)

Agli albori della meteorologia sinottica si utilizzavano esclusivamente le "carte al suolo", sulle quali venivano tracciate le isobare (linee di uguale pressione ridotta al livello del mare) e le perturbazioni frontali ("fronti" o "sistemi frontali").
Ci si rese conto, col passare del tempo, di quanto fosse riduttiva la sola analisi al suolo per rappresentare la circolazione atmosferica nel suo complesso. In modo particolare, quando si cercò di simulare, per mezzo di modelli matematici e con l'ausilio di super-computer, il comportamento dell'atmosfera (per realizzare "previsioni modellistiche" o "numeriche") si rese necessario non solo prendere in considerazione altri parametri ma anche l'analisi di ciò che accadeva al disopra del suolo. Si cominciarono ad esaminare alcune sezioni verticali dell'atmosfera utilizzando strumenti trasportati verso l'alto da palloni riempiti di idrogeno (sostituito poi dall'elio); successivamente, con l'avvento dei satelliti meteorologici, si riuscì a monitorare l'intera atmosfera, calibrando, comunque, le osservazioni satellitari con le informazioni più precise provenienti dai "palloni sonda".
Per avere un quadro più completo della situazione meteorologica dell'intero pianeta o di singole porzioni della Terra, occorre quindi "tagliare a fette" l'atmosfera, realizzando carte meteorologiche a varie quote. Queste carte rappresentano, con determinati accorgimenti grafici, uno o più parametri meteorologici alle varie quote troposferiche. Sono anche prodotte delle carte relative all'alta atmosfera, in modo particolare carte stratosferiche, visto che la circolazione stratosferica esercita una notevole influenza sulle dinamiche troposferiche, in modo particolare nel semestre freddo.
In realtà, a differenza delle "carte al suolo" quelle in quota non sono riferite alla quota a livello del mare, bensì a determinati livelli di geopotenziale (in genere: 925, 850, 700, 500, 300, 200, 100, 50, 10 hPa). Così, in una carta riferita al geopotenziale 500 hPa, non troviamo isobare (linee di uguale pressione), bensì linee di uguale altezza sul livello del mare ("isoipse") lungo le quali la pressione atmosferica si mantiene costantemente a 500 hPa. In queste carte, le basse pressioni sono aree in cui la pressione di 500 hPa si trova alle quote più basse; nelle alte pressioni invece la 500 hPa è situata a quote più elevate.
Sono disponibili in rete numerose carte in quota (riferite alla situazione attuale e prevista dai centri di calcolo) pubblicate da diversi siti internet. Esistono dei siti che prendono in considerazione soltanto pochi parametri alle varie quote troposferiche (in modo particolare le isoipse a 500 hPa), altri sono più ricchi di informazioni; alcuni pubblicano carte stratosferiche. In questo articolo vengono analizzate le carte relative alle isoipse a 500 hPa.
Nel sito dell'ECMWF sono pubblicate carte attuali e previste fino a 240 ore con le isoipse a 500 hPa in decametri s.l.m. (tracciate a intervalli di 60 m) insieme alle temperature (in colore) a 850 hPa. I "centri di bassa pressione" in quota sono indicati con la lettera L, quelli anticiclonici con la lettera H.
In linea di massima i geopotenziali più alti si notano verso il basso, cioè a latitudini più basse (alte pressioni sub-tropicali), quelli più bassi verso la parte più alta della carta, vale a dire a latitudini più alte ("vortice polare" e sue diramazioni).
Bisogna immaginare le correnti in quota come un "fiume" atmosferico che fluisce pressoché parallelamente alle isoipse, scorrendo in modo più o meno rettilineo o serpeggiando quando le isoipse sono ondulate, oppure fluendo in modo vorticoso intorno ai centri di bassa pressione (circolazione anti-oraria nel nostro emisfero) e di alta pressione (circolazione oraria nel nostro emisfero). Si noterà che sono presenti linee (stiamo parlando sempre di isoipse) a diversa curvatura: più o meno ampia, più o meno stirata. Talvolta le isoipse formano anse rivolte verso nord ("promontori"), altre volte verso sud ("saccature"); queste anse, a loro volta possono contorcersi piegandosi in avanti (verso est) o all'indietro (verso ovest). Si noterà che queste strutture allungate, col passare dei giorni, possono "rompersi", generando centri secondari di bassa pressione ("cut-off" ciclonici) o di alta pressione ("cut-off" anticiclonici). Inoltre, nelle carte pubblicate da questo sito, si noterà quasi sempre una certa concordanza tra la distribuzione dei promontori e delle saccature e la distribuzione delle temperature (in colore) a 850 hPa (questo geopotenziale si trova nella bassa atmosfera, mediamente a circa 1500 m s.l.m).
Perché si formano queste ondulazioni?
La "forza di Coriolis" ostacola, soprattutto in quota (al suolo l'attrito attenua l'influenza di questa forza), gli scambi termici meridiani che si svilupperebbero liberamente in sua assenza, potenziando i moti "zonali" (ovest - est). Se le correnti in quota sono costrette a muoversi lungo le isoipse, all'atmosfera non rimane che un solo espediente per realizzare scambi energetici: contorcere le isoipse. Ecco perché notiamo in queste carte, lingue di aria fredda associate alle saccature e fasce di aria calda allungante verso nord nei promontori anticiclonici; in questo modo l'atmosfera ostacola il raffreddamento indefinito delle zone artiche e un indefinito riscaldamento delle zone tropicali. Inoltre, con lo sviluppo di queste anse (in modo particolare di quelle oblique SW - NE) o, meglio ancora, con la creazione di vortici, vengono scambiate grandi quantità di moto a componente occidentale verso il Polo e di moto a componente orientale verso i tropici, impedendo così che le correnti possano raggiungere velocità infinitamente elevate.