Grandi correnti e vorticità assoluta

Sto studiando l'intensificazione al bordo occidentale degli oceani, delle grandi correnti come la corrente del Golfo. La spiegazione è nel bilancio della vorticità assoluta ma io non l'ho capita. Potete aiutarmi?

Manuela Camponi
8 maggio 2005
H. Stommel (1948) ha mostrato che l'intensificazione delle correnti lungo le coste occidentali dei vari bacini oceanici è dovuta al fatto che il parametro di Coriolis è funzione della latitudine.

Questo può facilmente essere spiegato in termini di vorticità, ovvero dello spin o momento angolare di una particella.

La vorticità di una particella d'acqua nell'oceano è data dalla somma della vorticità planetaria, dovuta alla rotazione terrestre, e della vorticità relativa, legata al contributo di tutte le altre forze e in particolare allo shear esercitato dal vento.

Una vorticità positiva o ciclonica è indice di uno spin in senso antiorario e viceversa, una vorticità negativa o anticlonica indica rotazione in senso orario.

Si consideri ora un gyre oceanico. Questo risulta dal bilancio tra gradiente della forza di pressione e forza di Coriolis (flusso geostrofico). Per definizione la vorticità nel gyre è conservata.
I venti che forzano la superficie degli oceani sono, principalmente, i Trade winds e i Westerlies.

Ovvero, semplificando e considerando un bacino rettangolare posto tra l'equatore e 60 gradi di latitudine Nord (60N), i venti dominanti hanno la seguente struttura.

Il bilancio geostrofico garantisce una circolazione media data da un gyre anticiclonico.

La vorticità planetaria e relativa non sono ovviamente costanti su tutti i punti. Infatti, si consideri per esempio una particella che parta dal punto A. Lo shear esercitato dal vento causa una variazione della vorticità relativa uguale e opposta sui lati orientale e occidentale del bacino e introduce il moto anticlonico del gyre. Se vi fosse solo il vento e la sua intensità non cambiasse nel tempo, il moto della particella d'acqua avverrebbe su orbite circolari. Tuttavia la vorticità planetaria diminuisce quando la particella si trova sul lato ovest del bacino, poiché il movimento è dall'equatore verso 60N e il parametro di Coriolis aumenta con la latitudine. Questo rende ancora più negativa e quindi anticlonica la circolazione. Una volta che la particella in A ha raggiunto il lato orientale del bacino, la sua vorticità planetaria comincia ad aumentare, a mano a mano che dalle alte latitudini scende nuovamente verso l'equatore. L'orbita "si allarga" poiché il momento angolare diventa meno negativo.

Questo meccanismo porterebbe a un continuo accumulo di vorticità nel tempo. Ciò non accade perché lo shear laterale indotto dalla presenza delle coste occidentali dei continenti riduce la vorticità. Tuttavia questo causa una intensificazione delle correnti sul lato occidentale e un aumento delle loro velocità.

Annalisa Bracco School of Earth and Atmospheric Sciences, Georgia Institute of Technology (USA)

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