Parev' a me che nube ne coprisse
(Dante Alighieri, Divina Commedia, Paradiso, II, 31)

In una sequenza di immagini da satellite, tipicamente montata in una animazione, i nostri occhi tendono a seguire il moto dei sistemi nuvolosi; in pratica vediamo il moto delle nubi rispetto al sistema mobile, piuttosto che rispetto alla superficie terrestre.
Figura 1 Immagine MSG RGB Eview Ciclone Juliette 02/03/2023
In questo modo le animazioni satellitari sono molto utili a comprendere la dinamica di questi sistemi. Matematicamente, i venti relativi si ottengono sottraendo ai venti misurati dalle osservazioni sinottiche la velocità di spostamento del sistema in oggetto. La comparazione tra i venti relativi alla Terra ed i venti relativi al sistema è molto utile per interpretare le immagini delle nubi.
Facciamo un caso molto semplice in cui un ciclone è rappresentato da un’area circolare ruotante, con un massimo di intensità del vento a forma di anello, grosso modo a metà del raggio. La linea EE’ della Fig. 2 può essere considerata come una zona di separazione tra masse d’aria. Con il tempo la linea EE’ andrà ad assumere una forma ad S sempre a separare le due aree. Questa forma può essere ritrovata nelle immagini satellitari nel bordo delle aree nuvolose all’interno di un ciclone.

Figura 2 - Distorsione della linea di demarcazione della nuvolosità dovuta alla rotazione attorno al centro del ciclone a) t=0 (linea sottile) e t= 1 b) t=2 (Weldon, 1986)

Figura 3 - Immagine Meteosat Second Generation IR 10.8 micron 19/02/2024 06 UTC con due principali sistemi frontali sull’Europa indicati con la linea a forma di S blu.

Se pertanto l’aria, oltre a ruotare intorno al centro del minimo, si sposta solidalmente con la struttura sinottica, le osservazioni sinottiche del vento misureranno una combinazione delle velocità rotazionali e traslazionali (somma vettoriale), come mostrato dalla Fig.4.

Figura 4 - Linea di deformazione con aggiunta della moto del ciclone.

In particolare la Fig.4 (a) mostra il vettore V per simulare il moto di traslazione; la (b) i venti risultanti solo su due diametri; la (c) il flusso dovuto al moto rototraslazionale.
Il punto C è il centro di rotazione, mentre D è il centro dei venti sinottici (misurati rispetto alla Terra). Da notare che in (c)  abbiamo le streamlines, non le traiettorie; in pratica i venti sinottici sono misurati come in (c) e la velocità del sistema sinottico V va sottratta per ottenere i venti relativi come in (b).
Nel punto D la velocità di traslazione è uguale ed opposta alla velocità tangenziale di rotazione: su una carta sinottica D sarà il centro del ciclone, ma la nuvolosità in una animazione satellitare apparirebbe ruotare intorno a C. La distanza tra C (centro di rotazione delle nubi) e D (centro dei venti sinottici) varierà in funzione del rapporto tra le velocità di traslazione e rotazione. Tuttavia per un sistema sinottico mobile, il centro di pressione è sempre alla sinistra del centro di rotazione delle nubi (vorticità relativa), se si guarda nella direzione del moto. Ovviamente se la velocità di traslazione fosse zero (ad esempio in un cut-off praticamente stazionario) C e D coinciderebbero.
Questo è un modellino molto semplice: nell’atmosfera reale il flusso non è mai confinato ad un livello troposferico, ma i centri di pressione ai vari livelli non saranno mai allineati verticalmente. Ciò complica l’interpretazione della nuvolosità, ma il principio resta valido.

Anche in una saccatura mobile in quota, così come in un moto ciclonico chiuso, si può generare una nuvolosità a forma di S all’interno del flusso relativo. Non è facile ovviamente individuare sulle carte sinottiche D e C, ma possiamo tentare.
Consideriamo la situazione del giorno 19 febbraio 2024, già mostrata sopra e prendiamo l’immagine MSG dell'RGB Airmass delle 12 UTC. Sovrapponendo la vorticità relativa a 700 hPa (quota grosso modo delle nuvolosità sinottica) possiamo ipotizzare che il centro di rotazione C sia all’incirca nel massimo di vorticità.
Figura 5 - Immagine MSG RGB Airmass 19/02/2024 06 UTC e vorticità relativa a 700 hPa (ECMWF run 19/02/2024 00 UTC) www.eumetrain.org
Confrontando l’immagine con quella dell'MSG WV a 6.2 micron con sovrapposti venti e streamlines a 700 hPa si può ipotizzare di individuare il punto D.

Figura 6 - Immagine MSG IR 10.8 micron 19/02/2024 06 UTC con streamlines e venti a 700 hPa (ECMWF run 19/02/2024 00 UTC) www.eumetrain.org

Pertanto riportando i due punti nella stessa immagine iniziale IR 10.8 si possono ipotizzare le posizioni dei due centri D e C.

Figura 7 - Immagine MSG IR 10.8 micron 19/02/2024 06 UTC con i due punti C (centro di rotazione) e D (centro dei venti sinottici)

La teoria di questo articolo è tratta da M Bader, G S Forbes, J R Grant, R B E Lilley and A j Waters Images in Weather Forecasting,. Cambridge University Press. 1995.