Che cos’è un tornado?
Un tornado è una colonna d’aria in violenta rotazione che si estende da un temporale fino al suolo. L’aria che ruota è invisibile. Di solito vediamo le goccioline condensate dell’imbuto, oppure polvere, terra e detriti catturati dalla circolazione.
La distinzione è importante. L’imbuto di condensazione non deve per forza arrivare visibilmente a terra. Se la circolazione è già a contatto con la superficie, si tratta di un tornado anche quando la parte inferiore dell’imbuto resta invisibile. Se invece l’imbuto ruota ma la circolazione non raggiunge il suolo, si parla di nube a imbuto.
I tornado possono svilupparsi da diversi tipi di tempesta convettiva. I più intensi sono associati soprattutto alle supercelle, temporali caratterizzati da una corrente ascendente persistente e rotante. Questo articolo si concentra su tale processo perché produce molti dei tornado più distruttivi, ma non è l’unica via alla tornadogenesi.
Gli ingredienti di un temporale rotante
Una supercella tornadica richiede una combinazione favorevole di umidità, instabilità, sollevamento e variazione verticale del vento.
L’aria calda e umida vicino al suolo può diventare molto più galleggiante quando sopra di essa si trova aria fredda. Se un fronte, una saccatura o un altro confine atmosferico la solleva a sufficienza, l’aria sale e può generare un temporale profondo. I meteorologi descrivono l’energia disponibile per una particella d’aria ascendente con grandezze come l’energia potenziale convettiva disponibile, nota come CAPE.
La CAPE da sola non prevede un tornado. Una forte instabilità può sostenere correnti ascendenti vigorose, ma servono anche il giusto profilo del vento e una struttura temporalesca favorevole. Uno strato caldo sopra la superficie può inibire temporaneamente la convezione. Questo cosiddetto tappo non è indispensabile e il suo cedimento non rende automaticamente più violenti i temporali.
Il wind shear verticale è la variazione della velocità, della direzione del vento o di entrambe con la quota. Può generare vorticità orizzontale, cioè la tendenza dell’aria a ruotare attorno a un asse orizzontale. Una corrente ascendente in crescita può inclinare una parte di questa rotazione verso la verticale e allungarla. Quando la corrente rotante diventa persistente e organizzata, il temporale è una supercella e la sua rotazione su scala più ampia prende il nome di mesociclone.
Il processo è tridimensionale e più complesso del semplice ribaltamento di un tubo d’aria. Il vento relativo alla tempesta, la galleggiabilità e le forze di pressione contribuiscono insieme alla forma della corrente ascendente. Il vento non deve seguire un unico schema di direzione e l’attrito al suolo non crea da solo la rotazione orizzontale della tempesta.
Perché un mesociclone non è ancora un tornado
Il mesociclone è molto più largo di un tornado e si trova in gran parte sopra il suolo. Il radar Doppler può rilevare questa rotazione nella tempesta, ma la maggior parte dei mesocicloni non genera tornado. Il passaggio più difficile consiste nello sviluppare una rotazione intensa vicino alla superficie e concentrarla sotto la corrente ascendente.
Vicino al suolo, l’outflow temporalesco crea forti variazioni di temperatura e vento. Su questi confini la vorticità può formarsi e ridistribuirsi. L’aria che attraversa una corrente discendente può trasportare la rotazione verso il basso, mentre la convergenza e la risalita sotto l’updraft possono inclinarla, allungarla e intensificarla. L’equilibrio preciso cambia da una tempesta all’altra.
Per questo i meteorologi descrivono la tornadogenesi come un insieme di processi che interagiscono, non come una sequenza fissa. Gli ingredienti generali sono ben noti, ma la ricerca cerca ancora di capire perché una supercella produca un tornado e un’altra dall’aspetto radar simile non lo faccia.
Il ruolo della corrente discendente posteriore
La corrente discendente sul fianco posteriore, o rear-flank downdraft e più spesso RFD, scende dietro la corrente ascendente rotante della supercella. Sul radar, le precipitazioni che si avvolgono attorno alla circolazione possono contribuire a formare la tipica eco a uncino.
L’RFD partecipa a molti casi di tornadogenesi nelle supercelle, ma non funziona come un pistone che comprime il mesociclone fino a trasformarlo in tornado. Può aiutare a portare la rotazione verso il suolo e a organizzare la convergenza attorno alla circolazione nei bassi strati. Contano la sua temperatura, l’umidità, la velocità e la posizione.
Un RFD relativamente caldo e dotato di galleggiabilità può consentire all’aria di continuare a salire nella corrente ascendente. Un outflow più freddo e denso può invece allargarsi sotto il temporale e separare la circolazione dall’afflusso di aria calda. In questo caso la corrente discendente può indebolire il tornado o impedirne la formazione. Le ricerche VORTEX della NOAA studiano proprio queste differenze sottili tra supercelle tornadiche e non tornadiche.
Anche la corrente discendente sul fianco anteriore e altri confini interni alla tempesta possono contribuire. Gli scienziati continuano a studiare come la rotazione si generi, si sposti e si intensifichi nello strato più basso del temporale.
Come la rotazione si restringe e accelera
Quando l’aria converge verso una circolazione rotante e sale, la colonna può diventare più stretta e allungata. L’allungamento del vortice aumenta la vorticità verticale e rafforza la rotazione. La conservazione del momento angolare aiuta a spiegare perché l’aria possa girare più velocemente mentre si avvicina all’asse, come accade a una pattinatrice che raccoglie le braccia durante una piroetta.
Questo non significa che il tornado conservi tutta la propria energia meccanica, né che la velocità del vento aumenti in modo esponenziale al diminuire del raggio. Un tornado è un flusso aperto e turbolento che scambia continuamente calore, umidità, massa e quantità di moto con il temporale circostante. Gradienti di pressione, attrito, afflusso, moto verticale e distribuzione del momento angolare modellano insieme il campo del vento.
Alcuni tornado contengono anche vortici di risucchio più piccoli che orbitano nella circolazione principale. Possono produrre strette fasce di danni particolarmente gravi, quindi la velocità del vento può variare molto lungo la traccia del tornado.
Dalla circolazione invisibile alla nube a imbuto
La pressione diminuisce verso il centro di un vortice intenso. Mentre l’aria converge e sale, si espande e si raffredda. Se raggiunge il punto di rugiada, il vapore acqueo condensa in goccioline e rende visibile una parte della circolazione sotto forma di imbuto.
L’imbuto visibile non delimita con precisione il campo dei venti dannosi. L’aria secca può lasciare invisibile buona parte del tornado, mentre la pioggia può nasconderlo del tutto. Polvere o detriti in rotazione al suolo possono rivelare un tornado prima che l’imbuto di condensazione sembri toccare terra.
Anche la wall cloud, o nube a muro, va interpretata con cautela. È un abbassamento localizzato sotto la base priva di precipitazioni del temporale e può ruotare sotto la corrente ascendente di una supercella. Indica un’area da osservare con attenzione, ma molte nubi a muro non producono tornado.
Come i meteorologi rilevano i tornado
I previsori combinano le condizioni dell’ambiente con l’evoluzione radar, le segnalazioni di osservatori addestrati e gli eventuali indizi visivi.
Il radar Doppler misura il moto verso il radar e in direzione opposta. Velocità elevate in entrata e in uscita molto vicine tra loro possono rivelare una rotazione compatta. Un’eco a uncino mostra precipitazioni che si avvolgono attorno alla corrente ascendente e segnala una struttura favorevole, ma né l’uncino né una coppia di velocità confermano da soli un tornado al suolo.
Il radar a doppia polarizzazione può talvolta rilevare detriti sollevati in aria. Quando una firma di detriti coincide con una forte rotazione, i meteorologi hanno molta più certezza che sia in corso un tornado capace di causare danni. Per capire meglio possibilità e limiti di queste immagini, leggi Come funzionano radar meteo e immagini satellitari.
Allerte e sicurezza
La terminologia delle allerte cambia da un Paese all’altro, quindi segui sempre il servizio meteorologico ufficiale della tua zona. Una fase di attenzione indica in genere che le condizioni possono favorire i tornado. Un’allerta urgente segnala che un tornado è stato osservato o rilevato, oppure che viene considerato imminente. Come leggere le allerte meteo chiarisce la differenza tra rischio potenziale e pericolo immediato.
Se viene diramata un’allerta tornado, raggiungi un seminterrato oppure una piccola stanza interna al piano più basso di un edificio solido. Stai lontano dalle finestre e proteggi testa e collo. Non ripararti sotto un cavalcavia e non aspettare di vedere l’imbuto prima di agire. I detriti trasportati dal vento causano molte delle lesioni associate ai tornado.
Segui il maltempo con Airpult
Su Airpult Esplora puoi seguire pioggia, nuvolosità e vento in arrivo nella tua località. Quando sono possibili forti temporali, affianca sempre le allerte ufficiali alle previsioni. I tornado sono fenomeni piccoli e spesso brevi, quindi una previsione generale non può localizzarli con largo anticipo.
Per approfondire, scopri come si formano temporali e fulmini, come viene prevista la velocità del vento e come funzionano le previsioni meteo.
