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Meteorologia, fenomeni atmosferici e didattica sull'atmosfera terrestre   

 

Fotografie di fenomeni meteorologici    

Il temporale supercella 

Il temporale supercella è il più potente e potenzialmente distruttivo temporale convettivo locale che si possa sviluppare in atmosfera. È responsabile di una larga parte dei più distruttivi e duraturi tornadoes, e quasi sempre da luogo a grandine di grosse dimensioni, brevi venti violenti (wind squalls), folate violente discensionali (downbursts) e continui fulmini. È un fenomeno indubbiamente abbastanza spaventoso per le sue enormi dimensioni e per il controllo quasi totale sull’atmosfera locale mediante il risucchio e la trasformazione di tonnellate di aria calda e umida.

Schema visivo di un temporale tornadico che mostra la wall cloud e le sue relazioni con la altre caratteristiche

 

Questo tipo di temporale si forma generalmente quando una forte situazione di inversione ha ritardato il rilascio di energia fino a tardi nel corso della giornata, e poi si apre per consentire ad uno o più temporali isolati di crescere. L’updraft molto efficiente e simile ad un getto può superare i 50 m s-1, producendo un overshooting dome continuamente alimentato sopra l’anvil. Il sistema è mantenuto da un inflow dominante che introduce aria nella nube attraverso pulsazioni a corti intervalli. Al confronto il sistema evolve in modo relativamente lento, rimanendo di aspetto abbastanza uniforme per ore. Da una certa distanza il carattere stazionario della supercella può indurre l’osservatore nell’assunzione, falsa, che l’interno della nube muta di poco. Da questo punto di vista il backsheared anvil si staglia nel cielo tagliando il vento all’indietro come un cuneo molto tagliente per qualcosa come 20-30 km.

Sottovento l’anvil si estende con una copertura spessa ed uniforme che può raggiungere diverse centinaia di chilometri in lunghezza. Un’occhiata più da vicino alla base dell’updraft del temporale rivela una corta linea di torri tra loro vicine ed in ripida ascesa (flanking line) e dove esse si uniscono alla nube principale si ritrovano talvolta striature circolari o laminari sotto la base, che tradiscono la rotazione del mesociclone incorporato al temporale (embedded mesocyclone). Tra tutti i tipi di temporale questo si sviluppa particolarmente bene nel forte shear verticale del vento.

Dal momento che lo shear dovrebbe essere contrario allo sviluppo verticale, questa è senz’altro una sorpresa, e suggerisce l’esistenza di un ulteriore fattore importante per la sopravvivenza del sistema. Le rapide e multiple pulsazioni dell’updraft non potrebbero a loro volta essere mantenute localmente senza un supporto dinamico addizionale. Ed infatti la supercella contiene un updraft rotante alla mesoscala (mesocyclone) che incanala ed amplifica il flusso attraverso il sistema. Una tipica supercella inizia con un updraft singolo e più forte degli altri sul fianco destro di una normale multicella. Una zona di debole eco radar (weak echo region) si origina nell’updraft quando la precipitazione è trasportata verso l’alto ed in avanti, libera da segni di quest’ultima, ed appaiono i primi segnali del mesociclone ai medi livelli. Il processo non è ancora interamente chiaro, ma si pensa che inizialmente si formi dall’inclinazione dovuta allo shear nell’ambiente e sia ulteriormente rafforzato dalla rotazione verso l’alto (“effetto pattinatore su ghiaccio”) al convergere dei venti ai bassi livelli nella colonna.

Quando il cuore dell’updraft collassa il mesociclone migra verso l’area di shear verticale più forte tra l’updraft e l’emergente downdraft sul fianco posteriore (rear flank downdraft). Tale downdraft è più freddo e secco del downdraft in avanti e si forma in quota dove il flusso è piegato verso il basso dall’incontro con il core dell’updraft (da 4 a 10 km di altezza). Supportato dalla pioggia in evaporazione al di sotto del backsheared anvil, il rear flank downdraft si apre la strada verso il basso fino al suolo e sembra sia strettamente collegato alla tornadogenesi. Il mesociclone può evolvere in continuazione, muovendosi con il sistema, o rigenerarsi in passi successivi all’indebolirsi e riformarsi ripetuto dell’updraft principale. L’intero sistema può anche essere sottoposto ad un processo di evoluzione a passi discreti in cui il confine dell’outflow si spinge in avanti ed intorno all’updraft, strozzandolo e forzandolo a riformarsi leggermente più avanti. Questa struttura è simile a quella di un ciclone frontale con il gust front che agisce da fronte freddo che occlude il caldo inflow ripetutamente. Quando la pioggia in caduta è risucchiata nella colonna in rotazione si ripiega formando la familiare zona di eco ad uncino (hook echo) sull’immagine radar. La parte sud della supercella è ragionevolmente tranquilla e fornisce un buon punto di osservazione per documentare i cambiamenti senza la presenza di molta pioggia o nuvolosità bassa. La flanking line lascia normalmente dietro di sè cielo libero da nubi cosí che è abbastanza facile riconoscere dove si trova il centro del temporale.

 

Sezione di una supercella. La precipitazione (linee tratteggiate) si forma sopra ad una ripida volta priva di pioggia ed è trasportata fuori davanti alla regione dell’updraft dove discende sul forward flank.

 

Una versione modificata della supercella è dotata di zona di caduta di precipitazione dietro la flanking line, cosí come a nord e nord-est ben davanti il temporale. Tra le due aree c’è un punto, talvolta oscurato da nubi spesse e da precipitazione, dove si trova il mesociclone ed eventualmente il tornado. L’inflow si curva in questo punto da sud-est lungo un cammino lungo ed arcuato inducendo nell’erronea convinzione che la struttura del temporale sia disorganizzata o peggio in indebolimento. Questo tipo di temporale non cessa mai di sorprendere anche i più esperti e non dovrebbe mai essere preso sottogamba.

                            

Vista dall’alto di una supercella. (a sinistra) Forward flank downdraft (FFD), rear flank downdraft (RFD) e updraft (U).(a destra) Precipitazione e confini delle nubi. L’aria fredda dell’outflow è divisa dall’aria calda da una struttura frontale che assomiglia a quelle dei più grandi cicloni delle zone temperate

 

Rappresentazione schematica di una supercella in cui il mesociclone è completamente formato. In una supercella in evoluzione questo stadio rappresenta un picco in intensità ed il temporaneo bilanciamento tra il core dell’updraft ed un downdraft del rear flank in espansione. Il mesociclone (sottile cilindro verticale) ed il tornado compaiono tra queste due correnti d’aria

 

Articoli Meteorologici

Bilancio parziale e qualche considerazione meteo-climatica sulla stagione estiva 2012:

26 luglio 2012 - A dispetto dei vari nomi infernali assegnati alle aree di alta pressione questa estate (anzi a dire il vero già da maggio se non sbaglio) per il Nord Italia non si tratta (finora!) di un'estate eccezionalmente calda. Perlomeno non da record di caldo, sia in termini di persistenza che in termini di punte massime di calore. Bisogna premettere che è sempre difficile definire l'andamento climatico, perchè bisogna fissare rigorosamente una serie di parametri che rendano i risultati non facilmente manipolabili al variare (o all'ommettere) di qualche specifica considerazione o che comunque che potrebbero dar adito a conclusioni fuorvianti.  Come minimo bisogna almeno identificare un lasso temporale ed una ben definita scala geografica alla quale si vuol fare un'analisi. Infatti solo giocando su questi due parametri si può ottenere tutto ed il contrario di tutto (è una cosa banale ma non faccio altro che sentire in giro pareri in antitesi anche se poi riconducibili a dati e a notizie corrette ma riportate in maniera sbagliata). Mi spiego meglio: può essere un'estate sopramedia a livello Europeo ma sottomedia o comunque in media a livello di Italia o di porzioni geografiche più piccole. Ad esempio questo 2012 sembra per ora essere uno degli anni più caldi a livello di temperature medie globali (rilevate cioè in tutto il mondo, vedasi i vari rapporti del NOA) mentre a livello di macroregioni ed a livello stagionale si registra un'estate tutto sommato nella media per l'Italia settentrionale, addirittura leggermente sottomedia per qualche piccola regione del nord mentre per il Centro Italia e per il Sud il bilancio termico è nettamente sopramedia. L'anomalia termica positiva è più marcata per la zona del Mar Adriatico meridionale e su scala più grande l'anomalia è abbastanza marcata per la zona dei Balcani ed in generale per l'Europa centro Orientale. 

 

Mappa dell'anomalia termica Europea per il mese di giugno 2012

Didattica sull'atmosfera terrestre :

Tipi di nuvole e moti convettivi dell'atmosfera  Pagine didattiche sulle nuvole tratte da dispense di V. Levizzani (CNR):

Nubi convettive    Descrizione delle dinamiche di formazione delle nuvole convettive, evaporazione, meccanismi di condensazione e ghiacciamento dei cumuli. Dinamiche di formazione dell'incudine (anvil) e tropopausa.

Celle e streets  Celle che si generano solitamente in condizioni di convezione non troppo vigorosa e che resistono senza grossi cambiamenti in presenza di correnti moderate o forti crescendo in larghezza nella direzione sottovento.

Nubi frontali  Interazioni tra masse d'aria, vento termico e corrente a getto. Taglio verticale del vento (Vertical wind shear).

Nubi Alto-  Stratocumuli e genesi delle nubi medio alte.

Nubi lenticolari e pileus  come si originano e quali sono i processi atmosferici alla base di queste formazioni nuvolose che a volte assumono aspetti spettacolari. 

Onde di lee Particolari onde che si generano sulla scia di una barriera fisica (come può essere una montagna) e che generano nuvole dalla forma caratteristica.  

Föhn, cirri da föhn e cirri da onde di montagna     Il vento di caduta, il riscaldamento dell'aria e particolari formazioni di cirri che possono avvenire per interazione delle correnti con catene montuose.                      

Pileus  Moti ascensionali dell'aria e schema di formazione dei cumulonembi pileus

Cumulus castellatus e floccus   Piccole torri che si originano generalmente da nuvole formate dove l’aria è sollevata sopra a colline

Nubi a onda (billows)  

Altostratus   Descrizione e meccanismi con cui si generano.

Nubi di ghiaccio

 

English document about convective clouds:  Genesis of convective clouds - Anvil and tropopause          Convective cells

Fisica dell'atmosfera: tutto sui temporali  : questa sezione raccoglie un gran numero di informazioni e pagine didattiche a carattere scientifico su come si formano i temporali, sulla struttura a multicella, l'intensità di un temporale,  i meccanismi che portano all'evoluzione del sistema temporalesco. Ho predisposto ed ordinato numerose pagine sui fenomeni atmosferici estremi e sulle dinamiche di sviluppo all'interno dell'atmosfera terrestre.  L'idea è quella di condividere queste informazioni allo scopo di promuovere la cultura meteorologica e scientifica a chi fosse interessato a queste "celesti" (nel senso che riguardano il cielo) tematiche.

Temporali e fulmini: come si generano e loro evoluzione

 

Il vento:

"Ogni lode a Beaufort, che ha usato e introdotto questo sintetico metodo di stima approssimata tramite una scala, espressa in numeri anzichè in vaghe parole, all'inizio di questo secolo. Grazie alla cortesia della sua famiglia, li abbiamo ora davanti a noi, sul giornale di bordo della H.M.S.Woolwich, di suo pugno, datati 1805."  ROBERT FITZROY, 1863, The Weather Book

LA SCALA BEAUFORT DEI VENTI

Climatologia

Il clima nel mondo   dove trovare una breve descrizione del clima per ogni paese del mondo.

La neve Come si forma la neve

Nowcasting meteorologico

Articoli meteorologici

Link a siti interessanti in materia di energia e ambiente.

Sezione energia e ambiente.  Efficienza energetica per la casa. Certificazione energetica negli edifici  Fornisce l'attestato di certificazione energetica per gli appartamenti.

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