didattica

Tutte le tipologie di temporali, siano essi violenti o innocui, possiedono un ciclo di sviluppo ben definito: essi iniziano come cumuli umili, si sviluppano in cumuli congesti, diventano calvi e si sviluppa un'incudine. In questo modo si sviluppa un updraft, che tende a salire verso l'alto fino a una certa quota (denominata Equilibrium Level) in cui non puo' piu' proseguire verticalmente a causa di della poderosa inversione termica stratosferica, espandendosi orizzontalmente formando l'incudine.

Nella parte piu' alta della torre dell'updraft si sviluppano le precipitazioni che cominciano a cadere verso il basso (downdraft) fuori dal temporale, costituendo l'outflow temporalesco. Esso puo' essere piu' o meno violento a seconda del tipo di sistema temporalesco. Spesso accade che le correnti di downdraft che fuoriescono dal temporale riescano ad interferire con le correnti di inflow alla sua base, tagliando il rifornimento al sistema e causandone la dissipazione. Esistono tre ingredienti che permettono la genesi di forti temporali : lo shear, l'instabilità e l'umidità. Lo shear verticale in un sistema temporalesco è essenziale per determinare quale tipologia si svilupperà. Lo shear verticale non è altro che il cambiare di direzione e di velocità dei venti, con il crescere della quota. Se i valori di shear sono elevati è molto probabile che si formino temporali dalla lunga vita e con un forte updraft; l' inflow del nostro sistema sara' molto forte e cio' assicurerà un continuo rifornimento di aria umida e calda disponibile per il sostentamento energetico del sistema; viceversa, se lo shear è debole, le precipitazioni prodotte tenderanno a cadere nell'updraft, indebolendo e rendendo meno durevole il sistema temporalesco stesso. Affinché il wind shear verticale si elevato occorre che salendo di quota i venti cambino direzione in senso orario e la velocità aumenti: con queste condizioni è possibile che l'updraft assuma una componente cinetica di matrice rotatoria. Per valutare lo shear verticale ci sono diversi parametri: esiste lo 0-6Km shear, l'indice S-rh, il Brn shear e altri che verranno affrontati nei seguenti articoli. Importante è anche la velocità dei venti a 300mb; se il flusso dei venti supera i 50/70 Kts è ottimo per la genesi di forti temporali. Inoltre vorrei porre l'accento anche sul low level jet, ovvero il flusso del vento a quote basse, poiché più è elevato, più l'inflow di una ipotetica cella temporalesca assumerà forza e velocità, rinforzando l'updraft del sistema. Valori superiori a 15/20 Kts sono molto buoni per un forte inflow.

E per quanto riguarda i venti del medio livello? E' evidente ed intuitivo che forti venti alle quote medie devono essere associati anche all'essenziale presenza di un buon quantitativo di energia disponibile per la convezione: se non occorrono queste condizioni la presenza del flusso molto marcato alle quote medie potrebbe spezzare la spinta positiva ascendente dell'updraft del sistema, causandone la dissipazione. Tali venti sono associati con il movimento del temporale: più sono elevati più la tempesta si muoverà velocemente; in genere se un temporale si muove velocemente possiede un forte inflow. Il movimento di un temporale è importantissimo per giudicare se esso durerà o no: infatti se esso rimane statico l'aria fredda potrebbe raffreddare l'aria nelle immediate vicinanze del temporale, stabilizzando l'atmosfera adiacente al sistema stesso, provocandone la dissipazione. Esempio di un shear supercellulare ideale : al suolo vento da Est/sud est da 15 Kts, a 900 mb sud pieno da 20 Kts, a 800 mb Sud/sud-ovest a 30 Kts, a 700 sud ovest a 45 Kts,a 500 ovest/sud ovest, a 300 mb ovest a 100 Kts; il tutto, legato ad una elevata instabilità presente nell'atmosfera, potrebbe scatenare un mesociclone nel medio livello della troposfera. L'instabilità e l'umidità sono altrettanto essenziali per la genesi di tempeste temporalesche. Generalmente se l'umidità nei vari layer della troposfera è poco elevata le nubi condensano a quote più elevate, ma le correnti discendenti del downdraft saranno di intensita' maggiore; se invece l'umidita' dell'atmosfera sara' elevata avremo forti precipitazioni ma deboli downdraft. Quindi piu' elevata sara' la base del sistema stesso, piu' vi sara' la possibilita' di avere forti venti di outflow. Per non essere nociva per la genesi temporalesca, l'umidita', non deve essere troppo elevata tra i 500 e i 300mb di altezza, in modo da sfavorire la formazione della cirraglia delle quote medio alte che, se troppo consistente, impedirebbe all'irraggiamento solare di svolgere il proprio compito di fabbrica energetica. L'umidità del suolo è quindi un importante fattore da tenere in primo piano. Essa è essenziale per prevedere le precipitazioni: alta umidità del suolo aumenta la probabilità della convergenza di umidità; un fronte o una bassa pressione non produrrà precipitazioni se non ci sarà aria umida in loco da sollevare. L'aria umida possiede più probabilità di sollevarsi verso l'alto e produrre precipitazioni rispetto all'aria secca in quanto più leggera. Per avere temporali forti, inoltre, è di vitale importanza che ci sia una instabilita' piuttosto elevata, fattore che gioca un ruolo di primaria importanza per generare un forte updraft. In cosa consiste la stabilita' atmosferica? Essa non è altro che un parametro che serve per valutare se l’atmosfera è favorevole allo sviluppo di moti verticali, elemento che è funzione del gradiente termico verticale. Detto questo appare come l'instabilità sia essenzialmente una misura di come la temperatura decresce con l'aumentare della quota: una grande diminuzione della temperatura con la quota significa grande instabilità. Ci sono diversi fattori che causano l'instabilità: se l'atmosfera contiene una notevole quantità di vapore ha ottime probabilità di diventare instabile; se il suolo subisce un notevole riscaldamento a causa di un forte soleggiamento, se vi è un'avvezione di aria fredda in quota e se sono presenti moti verticali, come nella parte anteriore delle saccature frontali. Infatti una massa d'aria umida e calda è meno densa dell'aria fredda e secca e tende a salire; approfondiamo l'argomento dal punto di vista fisico: sapendo che "densità = Massa/Volume", è intuitivo che la densità di un ipotetico gas diminuirà se il volume aumenta e la massa rimane costante (figuratamente immaginiamo le nostre molecole di gas che si trovano improvvisamente in un contenitore più grande e sono meno "impacchettate" e più distanti tra loro, ovvero meno dense) - se la temperatura della nostra massa d'aria aumenta che succede? Sappiamo dalla fisica che ciò aumenta l'agitazione delle molecole stesse, le quali tenderanno ad espandersi causando un aumento di volume. Conseguentemente la densità diminuirà (rimanendo costante la massa del gas). - se la massa d'aria presenta un notevole contenuto di vapore (è molto umida)? Sappiamo che il vapore acqueo è un gas leggero se comparato con l'ossigeno e l'azoto che sono i due componenti più abbondanti di cui è composta la nostra atmosfera; così se la componente di vapore aumenta, avremo una diminuzione dell'ossigeno e dell'azoto, per unità di volume, e la densità diminuirà perchè la massa sta diminuendo. Anche in questo caso la massa d'aria tenderà a salire. Esistono alcuni indici che misurano la stabilita' dell'aria: - il lifted index (LI) - l'indice di Whiting (K index) - il PW (Precipitable Water) - il CAPE (Convective Available Potential Energy). Un altro importante parametro che concorre per determinare la potenza dell'updraft e, nel complesso, la violenza di un temporale, è rappresentato dalla presenza di un CAP di medio livello nella troposfera; esso non è altro che uno strato di aria stabile che si pone come ostacolo allo sviluppo della convezione: se esso è debole o non è nemmeno presente la tempesta tendera' a generarsi fin dalle prime ore del mattino dissipando subito il potenziale. Se invece il CAP è forte ci vorra' più tempo affinchè possa essere "rotto". In questo caso la convezione avverrà più tardi nel corso della giornata, consentendo un accumulo di energia superiore rispetto al precedente caso. Al momento della rottura del CAP tutta l'energia verra' liberata in un colpo solo e dara' origine a una pronunciata convezione (sempre se ovviamente il resto dell'atmosfera era instabile). Anche se nel nostro paese è alquanto improbabile assistere a una perfetta combinazione di tali elementi (tra le cause l'orografia alpine ed appenninica), non è comunque da escludere che si possa verificare, specialmente nella stagione estiva in Pianura Padana, dove ristagna un notevole potenziale energetico a disposizione per la convezione.

Andrea Griffa

venerdì 19 ottobre 2012, scritto da Andrea Griffa