Didattica temporali

I temporali parte terza - tipologie di temporali in base alla struttura: la supercella

La supercella

In questo ulteriore capitolo didattico sui fenomeni meteorologici significativi avremo modo di rendere rispettosa attenzione e meritata giustizia scientifica al “temporale per eccellenza”: la supercella temporalesca.

Essa, come vedremo, rappresenta la tipologia strutturale temporalesca più potente, violenta, dannosa e pericolosa in assoluto!

Anche in questa terza parte, per evitare di soffocare eccessivamente una dinamica e comprensibile lettura, ho preferito evidenziarvi con un asterisco alcuni termini che potrebbero però penalizzare la comprensione di alcuni concetti se non se ne conoscesse la descrizione. Potrete tuttavia capirne facilmente ed in modo immediato il significato effettuando una comoda e rapida ricerca su google.

Una supercella è capace di generare un’intensissima ed incessante attività elettrica e precipitazioni impressionanti, e comunque, di solito al di fuori della norma.

Al suo interno, un potente updraft rotante (mesociclone) ed altri fattori concomitanti che vedremo in seguito, possono generare una wall cloud* dalla quale potrebbe comparire dapprima un funnel cloud* (protuberanza nuvolosa in veloce rotazione) che, una volta che avrà “toccato terra” (comparsa della debris cloud*: nube di detriti) potrà fregiarsi del nome di “tornado”.

La supercella temporalesca ha da sempre costituito il mio fulcro passionale e di studio in ambito meteorologico. Perciò prometto (e premetto) che farò non poca fatica a tenere a freno il mio entusiasmo scientifico in merito, per descrivervi in modo davvero avvincente, seppur facilmente comprensibile, la maestosa natura ed entità di questo potente gigante dell’aria.

Prima di capire con chi avremo a che fare dobbiamo guardare e riconoscere visivamente una supercella temporalesca. Alcune di loro sono di tipo "classico" (LP Supercell), altre di tipo grandigeno e/o tornadico (HP Supercell): dopo aver letto l'intero capitolo sarete in grado di valutare e stimare con maggior successo le tipologie associabili a ciascuna immagine riportata di seguito. Vi propongo perciò una carrellata d’immagini d'imponenti superstrutture temporalesche (cliccate sulle immagini per ingrandirle):

Per darvi un idea, una supercella temporalesca ha un’estensione geografica piuttosto vasta. In media, e sul territorio italiano, grossomodo può misurare (se madre natura non fa scherzi) circa 30-40 Km di lunghezza per circa 20-30 Km di larghezza. Ma…  perché ho parlato di “lunghezza” e “larghezza”?

Nella prima parte ho menzionato la classificazione dei temporali anche in base alla morfologia dell’asse dell’updraft, che può essere sia verticale (assenza di venti o deboli venti in quota) che obliquo (presenza di venti forti in quota o jet stream*).

Più il vento alle quote troposferiche e stratosferiche (dai 7.000m ai 13.000m) sarà progressivamente sostenuto (gradiente di vento verticale*), più l’asse del temporale risulterà obliquo. Eccovi un immagine satellitare di temporali ad asse obliquo sulla Calabria e sulla Sicilia orientale:

Siccome la formazione della supercella presuppone di una corrente a getto in quota, allora l’updraft risulterà marcatamente obliquo e tutto il sistema assumerà una forma piuttosto affusolata. Al contrario, un temporale di forma ellittica (o più semplicemente circolare) è un temporale (ad esempio di calore o prefrontale) che al suo interno custodisce un updraft ad asse verticale a causa dell’assenza di venti in quota. In questo caso sarà necessario specificarne le dimensioni misurandone e citandone il diametro.

E’ indispensabile precisare che una supercella temporalesca non è costituita da più sistemi convettivi, (ovvero più cumulonembi) altrimenti sarebbe un temporale a multicella, ma solo da due grandi sistemi di correnti (updraft e downdraft) su vasta scala.

Per questa ragione, strutturalmente, una supercella pare essere più simile ad un temporale a singola cella con asse obliquo, ma molto più grande e potente, al punto tale da non somigliargli moltissimo visivamente.

Prima della menzione delle cause che originano la formazione di una supercella vi propongo di dare uno sguardo ad alcuni esempi di schema grafico. La rapida lettura di tutte le sue caratteristiche tecniche vi aiuterà molto nella comprensione dei concetti contenuti nel prosieguo del testo:

Mi sento di dover precisare che in Italia la formazione di questi affascinanti (ed a volte tragici) sistemi convettivi temporaleschi è un fenomeno piuttosto raro. Statisticamente, negli ultimi dieci anni, sul tutto il nostro territorio si sono abbattute (in media) circa 20 supercelle all’anno. Alcune di queste hanno prodotto addirittura tornado molto potenti (F2-F3 della scala Fujita*).

Ho imparato da uno dei miei “maestri”, Alberto Gobbi, che non può parlarsi di “cause” che originano una supercella. Infatti tutto ciò che citerò in seguito, se non legato ad altri fattori estrinseci e se non rientrano in precisi parametri e valori contermini, (a volte davvero imprevedibili) non è detto possa originare con assoluta certezza una supercella temporalesca. (è la natura a farla da padrona)

Per cui non parlerò di “cause” ma “condizioni favorevoli” alla nascita ed allo sviluppo di supercelle. Vediamo allora quali sono:

1) elevato contrasto termico frontale (gradiente termico verticale) tra la massa d’aria fredda in arrivo e quella caldo umida (che suole definirsi “ospitante”) al suolo in fase di sollevamento. L’aria calda, leggera e umida, si combina così con aria più fredda, più pesante e secca e viene sollevata velocemente verso l’alto tanto più rapidamente quanto maggiore è l’instabilità atmosferica (ormai queste cose le sappiamo a memoria...);

2) forte riscaldamento e formazione di un consistente strato limite termico al suolo;

3) elevata differenza dei valori igrometrici tra la massa d’aria fredda in arrivo, costituita da aria secca, e quella giacente prima ed in sollevamento poi, costituita invece da aria umida.

4) presenza di una corrente a getto (o jet stream) in quota  che contribuisce alla ciclogenesi nei bassi strati ed accelera la convezione nell’intero sistema favorendo così l'insorgere di grandinate, violenti outflow* (downburst) e, in alcuni casi, tornado.

5) wind shear: insieme alla presenza di un jet stream in quota il windshear può intendersi come l’elemento più significativo nella formazione di un updraft rotante (mesociclone).

Se il vento è abbastanza forte e c'è un accentuato wind shear verticale, fra strati d'aria che scivolano uno sull'altro (da direzioni diverse) si creano delle rotazioni orizzontali. Esse nascono anche quando i venti a diverse quote spirano dalla stessa direzione ma con intensità via via crescente con l'altezza.

Tuttavia l'eventuale comparsa di moti convettivi e variazioni di pressione lungo l’asse dell’updraft, può distorcere e verticalizzare queste rotazioni. La rotazione si rafforza nel temporale e si organizza divenendo più stretta ma molto più intensa in quanto gli updrafts diventano stretti e tesi a causa dall'accelerazione dell'aria ascendente a sua volta indotta dal wind shear. Oltretutto l’improvviso intervento in quota della corrente a getto determina, a volte, un deciso aumento della convergenza al suolo (incontro di masse d’aria con differenti caratteristiche e provenienza), favorendo così lo sviluppo di un velocissimo asse di rotazione verticale all’interno del sistema e che prende il nome di “mesociclone”. E’ questo il più probabile motivo per il quale potrebbero generarsi tornado di rilevante grandezza ed intensità.

Non è raro che i tornado possano generarsi all’interno di un singolo cluster (o cella) temporalesco per cause piuttosto simili. In questo caso però c’è da  aspettarsi la comparsa di trombe d’aria e waterspout (tornado che si generano su una superficie d’acqua) di debole intensità.

A questo punto vorrei aprire una parentesi. Secondo alcuni (diciamo pure molti) un'unica supercella potrebbe essere alimentata anche da due o più mesocicloni. Io personalmente (ma non pretendo di farne giurisprudenza meteorologica) non ritengo sia del tutto esatto. Un'unica supercella costituisce un sistema strutturale: ogni struttura è composta da “ingranaggi” autoalimentanti e ne costituiscono l’”unità”. Vuol dire che esiste un mesociclone perché nella struttura totale (supercella) esiste un sistema proprio d’alimentazione dotato di elementi intrinseci (aria calda e umida, aria fredda e secca, updraft, downdraft, condensazione, ecc..  la parte “visibile” insomma, che corrisponde al corpo della nube). Gli elementi estrinseci (jetstream, windshear, gradienti, ecc..) sono pur sempre una fonte complementare di formazione della supercella, sono coprotagonisti di una successione di eventi termodinamici ma non ne fanno parte fisicamente in senso lato, non ne costituiscono la parte visibile.

Per questo motivo, in caso di presenza di più updrafts rotanti all’interno del sistema, ritengo essere più appropriato parlare della presenza di più “nuclei mesociclonici” all’interno di un sistema più complesso in attesa di ricevere la giusta denominazione, in quanto, nel caso sopraccitato, saremo ben oltre dal poter descrivere una comune supercella classica.

La supercella, nel suo stadio di maturità, agisce come una barriera alle correnti orizzontali incrementando la rotazione dell’updraft rotante al suo interno. Un'influenza finale arriva quando una fase più convulsa origina un intenso downdraft, che interagisce con l'updraft. Quest'ultima "spinta" a favore del mesociclone può essere osservata da lontano come una fase di burst (alla base del Cb) e di overshooting top(cupola al di sopra dell'incudine che vedete nella foto) che poi collassa. Allo stesso tempo, la corrente dietro il temporale viene deviata verso il terreno (Rear Flank Downdraft, RFD) ed essa inizia a spingere la flanking line in avanti e attorno al mesociclone, incrementando ulteriormente la rotazione. Tale aumento della rotazione è direttamente individuabile nella wall cloud* alla base posteriore della supercella, la quale vedrà aumentare il suo tasso di rotazione e dalla quale potrebbe anche svilupparsi un funnel cloud* o un tornado.

Caratteristiche della supercella

Sono tante ed il loro numero dipende dal sistema di riferimento. Quindi, con riferimento ad un normale sistema convettivo (che potrebbe intendersi come, ad esempio, un temporale a singola cella):

1. Una supercella ruota lentamente in senso antiorario, quindi con rotazione ciclonica nell'emisfero boreale;

2. Le correnti discendenti, invece di divergere all'esterno del temporale come outflow*, vengono in parte richiamate all'interno grazie al mesociclone;

3. A causa dell’accentuata convergenza presente sia nella parte anteriore che posteriore del sistema temporalesco la supercella si sposta piuttosto lentamente. Per cui produce i suoi effetti su una certa zona geografica per molte ore prima di dissolversi, ed è per questo motivo che causa gravi danni alluvionali com’è successo, negli ultimi anni, nella Sicilia orientale e meridionale, nella Campania meridionale e nel sud ed est della Sardegna.

Sempre con riferimento all’immagine grafica della struttura della supercella, noterete un “backsheared anvil”. Si forma perché, nonostante si trovi sopravvento (che ricordo essere un vento molto sostenuto!) la corrente rotante ed ascendente dell’updraft è talmente grande ed intensa che, oltre a sfondare letteralmente l’incudine “spancia” irradiandosi (per motivi che già abbiamo letto nella seconda parte) contrastando così la forza del vento in quota.

La “flanking line”, visualizzabile nella parte posteriore della supercella, assomiglia molto, sia nell’aspetto che nella struttura, alle multicelle temporalesche. Viene definita come una linea di cumuli medi e cumuli congesti connessi alla parte più attiva di una supercella (o comunque di un temporale principale anche non mesociclonico). Tale linea si estende verso l'esterno puntando a S-SW, quindi sul lato S-SW del nucleo principale. Normalmente ha un aspetto a "gradini" con i congesti più alti presenti vicino al centro del temporale, mentre i cumuli più piccoli sono quelli più lontani dallo stesso nucleo: ciò deriva dal fatto che l'outflow è sempre più debole man mano che ci si allontana dal nucleo principale del temporale, per cui l'aria calda salirà sempre meno in altezza.

La genesi è la stessa dei temporali a multicella: le torri si formano una accanto all'altra secondo l'asse esteso verso S o SW: poichè i rovesci discendono sul terreno, la regione dell'updraft nella cella iniziale indietreggia verso S o SW lungo la flanking line, così la prossima torre diverrà quella dominante. Nel contempo l'intera flanking line verrà "risucchiata" verso il nucleo principale: tale "risucchio" è più evidente nelle supercelle ad opera del mesociclone, mentre nei temporali non mesociclonici la flanking line tende piuttosto a viaggiare ai lati del nucleo più intenso.

Procedere ad un’analisi accurata della supercella temporalesca richiede uno studio molto impegnativo. Climateobserver vuol dedicare, con generoso buon senso, i suoi argomenti ad un pubblico vasto e diversificato. Perciò spero di aver fatto cosa gradita nell’aver voluto utilizzare un linguaggio semplice e dai contenuti interessanti. Ad onor del vero, ho cercato di sintetizzare il più possibile concetti ed informazioni che, se vorrete, avrete modo di approfondire per spaziare ancor più in una disciplina meteorologica di immenso fascino e di perenne (e naturale) attualità.

Roberto Viccione

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