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La "casa" dei fulmini

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Nel contesto della serie #lameteospiegata (una collaborazione con RSINews) lo scorso mese abbiamo parlato dei fulmini, ora volgiamo lo sguardo alla loro “casa”, ovvero i temporali. In questa prima parte descriviamo nel dettaglio le loro caratteristiche.

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Ma come, lo scorso mese i fulmini e questo i temporali? Non sono la stessa cosa? No, non lo sono, anche se un fenomeno dipende dall’altro. Se infatti i fulmini li troviamo principalmente nei temporali (ma non solo, vedi scorsa puntata), il fenomeno dei temporali è complesso e articolato, a partire dalla loro formazione e tipologia. La successione vien dunque naturale: dal fenomeno circoscritto, il fulmine appunto, a quello più ampio che lo genera.

E di cose in più da dire e spiegare ce ne sono parecchie. Per farlo, come da tradizione di questa rubrica, ci appoggeremo sull’esperienza e la conoscenza del meteorologo di Locarno Monti Luca Nisi. Ma come la scorsa volta, un interlocutore in più ci fornirà anche un altro punto di vista, quello del cacciatore di temporali per passione (e in parte professione). Si tratta di Dean Gill, pure lui meteorologo per MeteoSvizzera, ma sull’altro lato delle Alpi, presso il Centro Regionale Ovest di Ginevra.

Che cos’è un temporale?

“Il temporale è un fenomeno molto caotico, forse uno dei più caotici considerando la fisica dell’ atmosfera” esordisce Luca Nisi. A livello di definizione si tratta di una perturbazione atmosferica a livello locale. “Essendo molto caotici sono pure molto difficili da studiare, anche se abbiamo diversi strumenti per analizzarne alcune caratteristiche. Il temporale è un fenomeno convettivo, ovvero una struttura che ha al suo interno correnti che salgono verso l'alto”. Tipicamente il temporale è accompagnato da dei fenomeni che son ben visibili: forti rovesci, fulmini, raffiche di vento e grandine. “Quello che definisce il temporale, differenziandolo dal rovescio, è proprio la presenza di fulmini, quindi anche in presenza di un forte aumento di intensità della pioggia sul breve periodo, ma in assenza di fulmini, per definizione si resta nel campo dei “semplici” rovesci. Diventa un temporale dal momento che viene registrata la prima scarica elettrica, anche solo all’interno della nuvola”.

Il cumulonembo, deus ex machina del temporale

Non c’è temporale senza cumolonembo, le particolari nuvole all’origine del fenomeno temporalesco. Un assioma abbastanza scontato per chi è del campo, ma come, quando e perché si sviluppano i cumulonembi? “La causa è da ricercare nell'instabilità dell'aria, quindi quando ci sono delle condizioni a livello termodinamico che fanno sì che l'aria salga verso l'alto e salendo – per espansione – si raffredda e condensa, creando le prime goccioline di acqua e di pioggia. Salendo ulteriormente le goccioline si ghiacciano trasformandosi in cristalli di ghiaccio”. Ma facendo un passo indietro e tornando all’instabilità, questa la si trova tipicamente quando abbiamo aria molto calda nei bassi strati e aria più fredda al di sopra: “Sappiamo dalla fisica che l'aria calda è più leggera rispetto a quella fredda quindi, per la spinta di Archimede, con il galleggiamento tenderà a salire. È un po’ come quando immergiamo un palloncino sott'acqua che tende ad andare verso l'alto a causa della differenza di densità. Nel caso del palloncino, la differenza di densità fa sì che ci sia questa spinta di galleggiamento, un po’ la stessa cosa avviene con l’aria calda e fredda”.

Bisogna quindi immaginare come una sorta di “bolle” d'aria che, tipicamente a causa del forte riscaldamento del terreno durante la stagione calda dell'anno (da maggio a settembre inoltrato di norma), salgono dal terreno e condensando formano una nuvola temporalesca. “L'aria non è obbligata a salire verso l'alto unicamente quando abbiamo un forte irraggiamento solare estivo, per esempio già l'arrivo di aria più fredda, quindi un fronte con aria più fredda rispetto a quella che troviamo in un dato momento, fa scivolare quest’ultima, più pesante, sotto quella calda che si ritrova forzatamente a salire. Si tratta della seconda modalità con cui si possono formare i cumulonembi”

Le fasi di sviluppo di un cumulonembo

Il primo stadio è il cumulo umile o addirittura solo un cumulo fratto (un pezzo di cumulo), “dove solitamente la base è un po’ più larga della sua altezza, nonostante i cumuli siano dei tipi di nuvola a forte sviluppo verticale”. Il secondo stadio è il cumulo mediocre, quando l'asse verticale del cumulo comincia a diventare uguale o addirittura a superare l'ampiezza della base della nuvola: “Vedendolo in cielo ci dà già una sensazione di verticalità”. Il terzo stadio è il cumulo congesto, in cui iniziano dei processi di formazione di precipitazioni: “Sotto questo tipo di nuvola si possono di norma vedere le prime gocce, i primi deboli rovesci”. Dal momento poi che abbiamo un primo fulmine ecco che diventa un temporale, che per formarsi però, oltre alla condensazione, ha bisogno anche del fenomeno del ghiacciamento, quando le gocce salendo arrivano in una zona sotto lo zero termico. “A questo punto abbiamo raggiunto lo stadio di cumulonembo, che può essere di vari tipi. Tra i due principali troviamo il cumulonembo calvo, la cui sommità è piuttosto arrotondata, che ricorda a forma di cavolfiore e che penso tutti abbiano già visto durante qualsiasi stagione estiva. Oppure il più conosciuto, il cumulonembo a incudine, quando la nuvola mette una sorta di ‘cappello’. In questo caso le correnti ascensionali sospingono i cristalli di ghiaccio fino alla tropopausa, che è una zona di discontinuità, e la corrente ascensionale non può più salire ulteriormente e si espande orizzontalmente, formando il cappello che può estendersi anche diverse decine di chilometri”.

Le tipologie di temporali

I temporali possono essere suddivisi in tre grandi gruppi, a loro volta caratterizzati da differenti sottogruppi. Quello più semplice è la singola cella: un singolo cumulonembo dotato di una propria dinamica, con al suo interno delle correnti ascensionali che portano l’aria calda e umida verso l'alto. Condensando e ghiacciando rilascia ulteriore energia termica, con la corrente ascensionale che può addirittura accelerare, dando vita a un temporale ben strutturato e a una corrente discendente nella quale cadono le gocce d'acqua, i chicchi di grandine o la gragnuola (chicchi sotto i 5 mm di diametro). “Si tratta del primo stadio e tipicamente sono conosciuti come i temporali di calore estivi, che avvengono nel tardo pomeriggio e si sviluppano di norma sopra i rilievi. Se osserviamo un'immagine radar o satellitare, lo riconosciamo proprio come una cella isolata e tra l'altro lo si vedrà con una forma molto arrotondata. Solitamente non ci sono venti, quindi non sono temporali longevi (30-60 minuti), ma essendo stazionari possono generare a livello locale quantitativi d’acqua importanti”.

Il secondo gruppo sono le multicelle, degli agglomerati di celle singole. Tornando alla visualizzazione radar, in questo caso le si riconoscerà come un “campo” di precipitazione con numerosi massimi al suo interno. “Sono magari 4, 5 o 6 temporali che si spostano insieme e le celle interagiscono tra di loro, generando una struttura più caotica rispetto alla cella singola. Questa struttura è anche più longeva, in quanto le celle continuano a rigenerarsi l'una con l'altra, aumentando l’intensità del temporale”. Possono durare anche diverse ore e ci sono diversi sottotipi di multicelle: il citato agglomerato che può aver diverse forme e può essere largo alcune decine di chilometri, in casi estremi anche qualche centinaio di chilometri. Oppure si può avere un agglomerato sotto forma di linea: “È quando parliamo di perturbazioni temporalesche, quindi delle linee temporalesche che attraversano, come spesso capita, la Svizzera e il Ticino in modo molto violento, solitamente accompagnate anche da grandine e raffiche di vento. Poi abbiamo altri sottotipi, ma sono delle particolarità che si possono riconoscere unicamente utilizzando un radar meteorologico o il satellite, a occhio nudo, sia per il profano, sia per l’esperto, sono molto difficili da distinguere”.

Il terzo gruppo riguarda le supercelle, i temporali più pericolosi e molto, molto violenti. Hanno una struttura molto precisa, caratterizzata da una corrente ascensionale e discendente come nella singola cella, ma la corrente ascensionale tende a roteare. “È quindi è un sistema quasi auto rigenerante: la corrente ascensionale stimola la rotazione del temporale e la rotazione stimola lei stessa le correnti ascensionali. Oltre a essere molto violenti sono anche parecchio duraturi. Abbiamo dei casi anche in Europa, dove le super celle hanno fatto centinaia se non migliaia di chilometri durando molte ore. La supercella è tipicamente il temporale che causa più danni, con spesso grandine di grosse dimensioni, un'intensa frequenza di scariche elettriche e ovviamente raffiche di vento molto forti.

Esiste poi anche una forma particolare di temporale, non legata alla struttura, il cosiddetto temporale di neve: “Si tratta di un fenomeno raro da osservare in pianura, ma più frequente in primavera e nella prima parte d’estate ad alta quota. Nelle estati un po’ meno calde di questa, quando l’isoterma è in media a 3800 metri (quest’estate è arrivato ben sopra i 5000 metri), se arriva un temporale a livello locale può far scendere la quota dello zero termico facilmente a 2600-2700 metri, ed ecco che sulle cime più alte possiamo avere contemporaneamente fulmini e precipitazioni nevose: ecco il temporale di neve. Questi fiocchi di neve non hanno infatti avuto tempo di fondersi in quanto si trovano a temperature sotto lo zero”. Il temporale nevoso lo si può osservare a tratti anche a bassa quota, più frequentemente a nord delle Alpi nel periodo tardo invernale primaverile, tipicamente nel mese di aprile.