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Il tornado                

 L’atmosfera è piena di esempi di moti vorticosi di ogni possibile dimensione, dai cicloni grandi come continenti fino ai piccolissimi vortici di sabbia lungo una strada battuta dal sole. È questo, a qualunque scala sia visto, uno dei fenomeni che unisce i criteri della grande semplicità con una complessità di fondo che lascia sempre stupiti. Gli updraft generalmente non contengono rotazione. Quando divengono più forti e sono dotati di un inflow organizzato che arriva fino al loro livello può esistere una leggera rotazione. Una volta iniziata, questa rotazione può accelerare per conservazione del momento angolare all’avvicinarsi dell’aria alla colonna dell’updraft.

La forza centrifuga abbassa la pressione al centro provocando la condensazione dell’aria umida al di sotto del livello normale nella forma di un piccolo funnel. Questo tipo relativamente “semplice” rende conto dell’apparire della maggior parte dei funnels, inclusi quelli associati alle trombe d’acqua (waterspouts), i funnels di aria fredda, e la convezione più debole. La rotazione è quasi sempre ciclonica. Inizialmente si pensava che i tornadoes fossero originati da un restringimento di una semplice rotazione attorno ad uno stretto asse verticale. La ricerca più recente suggerisce un diverso meccanismo che è all’opera all’interno di un temporale supercella. Il mesociclone inizia sotto forma di un updraft rotante. Il downdraft del fianco posteriore (rear flank) si sviluppa vicino all’updraft ed il mesociclone si trasforma.

Piuttosto che un updraft rotante in cui il centro di rotazione è prossimo al centro dell’updraft, il centro di rotazione del mesociclone si posiziona sull’interfaccia tra updraft e downdraft. Di conseguenza, updraft e downdraft finiscono per ruotare uno intorno all’altro. Questo processo inizia la maggior parte delle volte ai medi livelli all’interno del temporale, sviluppandosi poi verso il basso. Il mesociclone scende (e viene visto come una wall cloud) ed il tornado si forma vicino al suo centro toccando terra vicino al punto di occlusione updraft-downdraft al suolo.

 La procedura esatta secondo la quale un violento vortice rotante può emergere da un mesociclone più grande non è tuttora nota. Cosí Charles A. Doswell III riassume ciò che conosciamo: “Una volta che si abbia un temporale ed un mesociclone al suo interno, vi sono diversi processi candidati ad essere la causa della rotazione del tornado. Attualmente non esiste accordo su quale processo (o combinazione di processi) sia quello corretto e la realtà può facilmente essere che ciascuno dei diversi meccanismi può produrre un tornado in talune situazioni favorevoli. Questi processi candidati sono: (1) aumento locale della convergenza ai bassi livelli verso l’updraft, (2) generazione di una forte rotazione intorno ad un asse orizzontale lungo il confine dell’outflow sul forward flank che è successivamente inclinato in verticale mentre viene spinto nel cuore dell’updraft, (3) inclinazione della rotazione orizzontale prodotta all’interno della regione dell’inflow dell’updraft, o (4) complessi processi dinamici associati al mesociclone che non sono ancora completamente compresi.” Si pensava un tempo che tutti i tornadoes dovessero ruotare ciclonicamente, ma sono stati osservati alcuni che non si comportavano in questo modo. La maggioranza dei tornadoes hanno velocità del vento dell’ordine di 150÷300 km h-1 e diametro di 100÷500 m; è una cosa quasi incredibile che l’aria possa essere fatta muovere a tali velocità su un’area cosí piccola. Il funnel del tornado è reso visibile dalla condensazione dovuta alla pressione estremamente bassa al suo interno. In svariate circostanze l’aria può salire attraverso il funnel o soltanto dai lati di esso, con una discesa più debole al suo interno.

In generale, i tornadoes più violenti hanno un tronco del funnel più ampio con un downdraft nel centro che raggiunge il suolo. Possono esservi anche vortici secondari che ruotano intorno al tronco principale. Una volta che il mesociclone inizia ad indebolirsi od a collassare, il funnel diviene più stretto, allungato, o si estende in diagonale prima di raddrizzarsi e restringersi nella sua forma finale filiforme. Si può facilmente immaginare come il bilancio tra due correnti d’aria opposte e costrette in uno spazio strettissimo sia molto difficile da mantenere per lungo tempo. Tornadoes più deboli associati a multicelle di tipo severe sono spesso chiamati trombe d’aria di terra (landspouts) poichè assomigliano alle trombe d’acqua. In corrispondenza di tali oggetti non si ha un mesociclone significativo, ma ancora abbastanza rotazione e deformazione della vorticità da formare il vortice e raggiungere il suolo.

I funnels di aria fredda ed i waterspouts sono comuni in masse d’aria fredda ed umida che contengono forte convezione, ma shear più debole. Possono essere osservati sotto a cumuli in rapida crescita od a celle individuali di un debole cumulonembo.