L'arrivo dei venti: il punto di vista Euleriano

Nel post precedente abbiamo visto come si presenta il campo di velocità del vento in una zona caratterizzata dalla presenza di due vortici a spirale controrotanti e determinato la direzione e verso dei venti attesi nelle zone limitrofe il centro dei vortici. In particolare siamo interessati a conoscere il vento che si crea in un certo punto del campo per via di una perturbazione ciclonica cioè un vortice antiorario individuato da un minimo di pressione. Possiamo sempre riferire il campo a un punto di interesse P con cui far coincidere l'origine, in modo che (xP,yP) = (0,0) rispetto al quale i centri ciclonico (xL,yL) e anticiclonico (xH,yH) generino il campo risultante. Sostituendo al generico (x,y) del campo le coordinate dell'origine (0,0), le equazioni si semplificano e consentono di facilitare lo studio della velocità e pressione nell'origine. L'equazione del gradiente del campo in coordinate cartesiane nell'origine dà luogo alle seguenti componenti di velocità orizzontale e verticale nel punto P=O:

In questo modo possiamo fare un'analisi "Euleriana" del flusso, cioè basata sulla osservazione in un punto fisso mentre il campo evolve. Se infatti facciamo muovere i centri del binomio ciclone - anticiclone si può vederne gli effetti nel punto di osservazione P che è appunto l'origine del sistema cartesiano. Sappiamo che le perturbazioni cicloniche si formano nell'oceano Atlantico e si spostano da ovest verso est attivando zone ventose nel Mediterraneo, caratterizzate da venti del quadrante sud (essenzialmente sud-est) se le perturbazioni sono in arrivo e venti dal quadrante nord (essenzialmente nord-ovest) se le perturbazioni appena passate si allontanano. Il primo caso prelude al brutto tempo, mentre il secondo corrisponde alla instaurazione di una zona di alta pressione e quindi al bel tempo. Queste conoscenze sono molto utili per la navigazione perchè l'arrivo di una perturbazione ciclonica è generalmente accompagnata da pioggia, mare mosso e, per via delle basse pressioni, da fenomeni di marea più rilevanti. In più durante la navigazione in mare aperto o in oceano è molto utile capire da che parte del centro di perturbazione si è e determinare come manovrare per evitare di essere investiti dall'arrivo del centro di bassa pressione, soprattutto alle latitudine inter-tropicali dove la perturbazione può essere così intensa da essere un tornado. Studiamo dapprima l'effetto che la posizione reciproca della coppia ciclone-anticlone ha sulla direzione del vento. Lo studio è basato sull'analisi degli effetti di uno spostamento imposto matematicamente senza tenere conto della mutua influenza che strutture cicloniche e anticicloniche scambiano tra loro e che invece sono correttamente interpretati dai codici di simulazione numerica delle previsione del tempo. Definiamo la posizione dei centri dei vortici controrotanti come equidistanti dall'origine: a ovest l'anticiclone e a est il ciclone e vediamo cosa accade alla direzione del vento al ruotare intorno all'origne fino a scambiare la posizione tra ciclone e anti-ciclone. Dalla seguente figura si nota come il vento passa da una direzione nord-ovest quando la perturbazione è a est dell'origine (cioè in allontanamento) a una sud-est quando è a ovest dell'origine.

Questa tecnica è valida anche per lo studio della distribuzione dei venti nel caso di un tornado nella zona inter-tropicale. Nell'emisfero Nord l'oceano Atlantico può dar luogo a tornado che si formano per via delle alte temperature delle acque oceaniche a quelle latitudini e all'innesco di una rotazione dellemasse d'aria in direzione antioraria. La traiettoria che seguono i tornado è di spostarsi in prossimità della costa degli Stati Uniti facendo un percorso da sud-est a nord-ovest. Vediamo con che caratteristiche si presentano i venti in caso di avvicinamento di un tornado e un su allontanamento in direzione sud-ovest. Nella figura seguente il ciclone è rappresentato dal punto blu e l'anticiclone dal punto rosso.

Quando il tornado si avvicina viene segnalato dall'aumento dell'intensità del vento, mentre quando il tornado viene lasciato a sud e successivamente a sud ovest, l'intesità si riduce progressivamente come evidenziato dall'evoluzione nel tempo mostrata nella seguente figura.

Nella figura seguente è rappresentata la direzione nel vento.

Si vede come il vento ruota in senso orario dalla direzione nord-ovest a nord-est. La pressione invece si riduce fino a raggiungere i valori minimi in corrispondenza con la prossimità del centro del tornado per poi aumentare di nuovo all'allontanrsi come evidenziat dalla figura seguente.

Si può generalizzare attraverso questo studio il metodo per intendere in caso do navigazione in oceano se si sta avvicinando un tornado: diminuzione della pressione e aumento dell'intensità del vento, inoltre la rotazione del vento in senso orario sono indice dell'approssimarsi della perturbazione. In questo caso bisogna capire se si sta nella nel semipiano alla destra del centro del tornado o a sinistra. Il primo è più pericoloso dal momento che la velocità di trslazione del tornado si somma alla velocità del vento per via del vortice mentre nel semipiano sinistro la velocità di traslazione si sottrae e quindi la velocità risultante è minore. Inoltre i venti nel semipiano destro (a nord) tendono a trascinare l'imbarcazione avanti al centro del tornado. L'obiettivo è quindi quello di manovrare in modo da allontanarsi dal centro. Nel caso del semipiano pericoloso a nord del centro, bisognerà mettere la prua prendendo il mare nel lato destro. Mentre nel semipiano sud, bisogna far entrare il vento per la poppa dal lato di babordo.