Il 24 luglio 2023, un devastante temporale nella regione di La Chaux-de-Fonds ha causato forti raffiche di vento e gravi danni. Nel frattempo, l'evento è stato approfondito e analizzato da vari punti di vista; i risultati sono stati resi accessibili al pubblico in un rapporto di lavoro di MeteoSvizzera.

La raffica massima di vento registrata, di 217,4 km/h presso la nostra stazione all'aeroporto Les Eplatures, ha suscitato numerose reazioni: è credibile questo valore? Per verificare la plausibilità di questa misurazione, MeteoSvizzera ha indagato su tale dato e risposto a diverse domande:

Lo svolgimento dell’evento e la situazione meteorologica sono coerenti con i valori misurati? Sì!

Per questo blog, semplifichiamo le cose e facciamo riferimento al blog del 23 aprile.

In breve la risposta è: sì, la situazione meteorologica è coerente.

I danni causati sono parlano chiaro (vedi Figura 1) e consentono già di trarre alcune conclusioni sulla forza del vento.

Anche queste immagini mostrano la potenza del temporale: un rimorchio di un camion si è ribaltato, abbattendo un muro del cimitero e diverse lapidi nelle immediate vicinanze della stazione SwissMetNet - il cui palo per la misurazione del vento è visibile nell’immagine a destra.

Sono state riscontrate delle anomalie nel controllo della qualità dei dati? No, ma ci sono ancora delle domande aperte.

Poco dopo il rilascio delle misurazioni delle nostre stazioni SwissMetNet sul Data Warehouse (DWH), il sistema centrale per l'archiviazione, l'elaborazione e il monitoraggio dei dati meteorologici di MeteoSvizzera, i dati di misurazione sono sottoposti automaticamente a diversi livelli di esame nel contesto del controllo operativo dei dati. Se determinati criteri definiti non vengono rispettati, questi valori vengono verificati dagli specialisti del controllo interno della qualità dei dati e, se necessario, elaborati. Per la natura eccezionale della raffica misurata a La Chaux-de-Fonds, relativamente pochi valori sospetti sono stati identificati e devono essere controllati manualmente. L'andamento temporale di tutti i parametri misurati a La Chaux-de-Fonds, così come il confronto di tutti i parametri misurati tra di loro: ad esempio, l'andamento della misura del vento corrisponde all'andamento della pressione atmosferica, delle precipitazioni o al numero di fulmini registrati nelle vicinanze? Non sono stati riscontrati valori anomali in nessun intervallo di tempo, né dati mancanti sospetti prima o dopo l'evento.

In passato, l'anemometro di La Chaux-de-Fonds non aveva mai attirato l'attenzione durante il controllo dei dati. Poiché si tratta del valore più alto registrato fin dall'inizio delle misurazioni automatiche, ed è di gran lunga superiore, è emerso rapidamente che fosse necessario condurre uno studio approfondito su questo valore.

La stazione è stata installata e mantenuta secondo le normative? Sì, ma alcuni ostacoli interferiscono con le misure del vento.

Le stazioni di misurazione di MeteoSvizzera sono installate secondo le disposizioni dell'Organizzazione Meteorologica Mondiale. Il rispetto di tali disposizioni viene verificato a intervalli regolari dall'ente di valutazione indipendente METAS-cert. Per la stazione La Chaux-de-Fonds, questa certificazione è stata effettuata per l'ultima volta nel settembre 2021. La misurazione del vento è stata valutata come 'conforme' (= in conformità con le disposizioni). Poiché a circa 25 m a sud della stazione, su un terreno leggermente in discesa, si trova il cimitero menzionato sopra con alcuni alberi, la valutazione massima di 'completamente conforme' non è stata concessa. Al momento della raffica di vento, il vento soffiava dalla direzione di questi ostacoli.

In generale, una superficie così irregolare tende piuttosto a attenuare le raffiche di vento.

Come viene misurata esattamente la velocità del vento alla stazione? Ecco il nodo della questione...

Alla stazione viene utilizzato un anemometro a coppe di tipo Lambrecht 14512. Né durante la manutenzione settimanale (effettuata dall'operatore dell'aeroporto) né durante la manutenzione annuale da parte dei tecnici di MeteoSvizzera sono emerse anomalie nella misurazione del vento.

Il principio di misurazione di un anemometro a coppe è fondamentalmente molto semplice: la velocità del vento è misurata in base alla velocità di rotazione dell’anemometro a coppe, essendo la frequenza di rotazione dell’anemometro a coppe proporzionale alla velocità del vento. A velocità molto basse (<0,2 m/s), l'attrito può causare una sottovalutazione delle velocità del vento. Al di sopra di questa velocità di avvio, la velocità di rotazione e la velocità del vento derivata corrispondono fondamentalmente molto bene: si parla di alta linearità. Le raffiche di vento molto brevi sono naturalmente più forti di quanto possa rilevare l'anemometro a croce di bacinelle (Fonte: Meteorologische Bodenmesstechnik - Leitfäden für die Ausbildung im Deutschen Wetterdienst).

Il produttore specifica che il limite superiore del range di misurazione calibrato per questo tipo di dispositivo è di 35 m/s (126 km/h), con un'accuratezza di ±2% di 35 m/s (±4.4 m/s). Inoltre, viene indicato che l'uso del dispositivo è possibile fino a velocità del vento di 60 m/s (216 km/h). Questo significa che il dispositivo è fondamentalmente funzionante fino a questo limite (parola chiave: l'alta linearità menzionata sopra) - senza che ciò sia stato dimostrato tramite una calibrazione.

La massima raffica misurata di 1 secondo è di 60.4 m/s, quindi appena al di fuori del range di utilizzo di 60 m/s. Quindi: diretti in galleria del vento con il dispositivo di misurazione! In questo modo si potrebbe verificare quanto accuratamente il dispositivo funziona a una velocità del vento di 60 o 65 m/s. Purtroppo, la questione non è così semplice:

• Innanzitutto, c'è già il problema della disponibilità di impianti accreditati progettati per velocità superiori a 60 m/s. Ad esempio, METAS o il DWD dispongono di impianti che possono generare flussi fino a 50 m/s.
• In una galleria del vento possono essere generate correnti laminari. La tempesta di La Chaux-de-Fonds, invece, era l'esatto opposto: in pochi secondi la velocità e la direzione del vento variavano drasticamente, si parla di una corrente turbolenta o di un'elevata raffica.

Indipendentemente dalla disponibilità di un impianto, le condizioni reali non avrebbero potuto essere replicate in una galleria del vento, quindi il valore aggiuntivo dell’informazione sarebbe stato modesto. Caso chiuso e misurazione non valida? No, fortunatamente in questo caso ci sono altre fonti di informazione per valutare la plausibilità del valore."

Le misurazioni e le osservazioni complementari supportano il valore misurato? Sì, numerose prove supportano la plausibilità del valore

L'anemometro a coppe emette un segnale ogni secondo. Normalmente, nelle stazioni SwissMetNet, questi dati di un secondo vengono aggregati in valori di 10 minuti (ad esempio, il valore massimo di raffica di un secondo su 10 minuti, la velocità media del vento su 10 minuti) e trasmessi al Data Warehouse.

Poiché la stazione di La Chaux-de-Fonds deve soddisfare requisiti più elevati per l'operatore dell'aeroporto di La Chaux-de-Fonds e per SkyGuide, i valori misurati vengono elaborati e registrati con una risoluzione aggiuntiva di 3 secondi. Si dispone così di una serie continua di dati di valori medi del vento su 3 secondi.

Sempre per l'operazione dell'aeroporto, MeteoSvizzera effettua altre misurazioni del vento sulla torre e sul Mont-Cornu, a est della città di La Chaux-de-Fonds, presentate nella Figura 3 qui sotto

I dati ad alta risoluzione temporale della stazione SwissMetNet forniscono un valore aggiunto decisivo: ci sono diversi valori di raffiche di 3 secondi superiori a 50 m/s e proprio al momento della massima raffica di vento la direzione del vento passa da sud a sud-ovest.

Sfortunatamente, le stazioni situate sulla torre, a circa 380 m di distanza, non possono confermare direttamente la massima raffica di vento registrata presso la stazione SwissMetNet: gli strumenti sono stati temporaneamente fuori servizio, ma sono state registrate raffiche di 3 secondi di 140 e 144 km/h. Dal Mont Cornu, distante poco meno di 6 km, è disponibile una registrazione continua: la massima raffica di vento di 3 secondi registrata qui è anche notevole, pari a 165 km/h.

Ovviamente sorge la domanda sul perché entrambi gli strumenti sulla torre siano stati fuori servizio durante il periodo più interessante. Fortunatamente, è disponibile una sequenza video che è stata registrata dalla torre dell'aeroporto (i due anemometri ad ultrasuoni si trovano direttamente sopra il punto di ripresa)

La telecamera guarda verso il temporale che si avvicina. Direttamente dietro al caratteristico palo a sinistra al centro dell'immagine si può vedere la stazione SwissMetNet.

Il rapido avanzamento del temporale è ben visibile. Presto la stazione SwissMetNet viene oscurata dal velo di pioggia che si avvicina da sinistra, proveniente dal sud. Poco dopo questo raggiunge la torre e comincia a sollevare materiale (si vedono rami spezzati) nell'aria.

Questi materiali trasportati hanno molto probabilmente causato il guasto dei due anemometri sulla torre (curve gialla e rossa nel grafico delle misurazioni del vento presentato sopra) al momento del picco massimo delle raffiche, motivo per cui questi valori sono stati considerati inutilizzabili dal dispositivo di misurazione.

Come si inserisce la raffica nel contesto temporale e spaziale? Record della stazione, ma non record svizzero

La serie temporale ad alta risoluzione delle misurazioni del vento a La Chaux-de-Fonds è stata analizzata per il periodo 1982-2022: in questo intervallo di tempo non sono mai stati registrati picchi di vento simili. Il valore massimo di circa 135 km/h è stato registrato il 26.12.1999 durante la tempesta Lothar. Un'analisi statistica dei valori estremi di questa serie temporale stima un periodo di ritorno di ben oltre 300 anni.

Nell'intera rete automatica di misurazioni di MeteoSvizzera, dal 1982 sono stati registrati valori più elevati solo in cinque stazioni esposte, situate su vette alpine o passi, rispetto a quelli misurati a La Chaux-de-Fonds:

I temporali e le raffiche associate hanno tipicamente un'estensione molto più limitata rispetto alle tempeste invernali da uragano. Di conseguenza, è molto probabile che le raffiche estreme sfuggano alla rete di misurazione e non vengano registrate. Per questo motivo, il significato dei confronti spaziali e delle analisi delle serie temporali delle raffiche misurate negli eventi convettivi è strettamente limitato.

Le registrazioni storiche dei tornado nel Giura neocastellano (ad esempio a La Chaux-de-Fonds il 12.06.1926 e il 23.08.1934 o a Malvilliers il 18.06.1951), con danni anche notevoli, suggeriscono che nella regione in passato siano già avvenute raffiche estreme.

Inoltre, nella Vallée de Joux il 19.08.1890 e il 26.08.1971 si sono verificati due eventi di tornado ancora più devastanti, con velocità massime del vento stimato sulla Scala Fujita tra i 333 e i 418 km/h. Ciò dimostra che in passato nella regione si sono verificati eventi ventosi convettivi localmente limitati che sono stati ancora più intensi di quelli verificatisi a La Chaux-de-Fonds.