Dinamiche del Clima e Fenomeni Meteorologici: Dalla Formazione delle Nubi ai Cicloni Tropicali

L'Ambiente: Concetto e Parametri

Chiamiamo clima l'insieme dei fenomeni meteorologici che caratterizzano la situazione media del tempo in un determinato luogo sulla Terra.

Non dobbiamo confondere il clima con il meteo (temperatura, umidità, nuvolosità, precipitazioni e vento) di un particolare momento. Il clima è il risultato di una serie di interazioni legate alla latitudine, all'altitudine, alla continentalità e all'orientamento rispetto all'azione dei venti. Per comprendere il clima è necessario preparare e interpretare i climogrammi, grafici che rappresentano i diversi climi delle zone terrestri, e apprendere concetti come la pioggia e il fronte.

A) Formazione delle Precipitazioni

La precipitazione è l'acqua che cade sulla superficie in forma liquida o solida. Affinché avvenga la precipitazione, devono prima generarsi le nubi. Queste possono formarsi in tre modi: per convezione termica, per sollevamento orografico e per convezione frontale.

Nuvole da Convezione Termica

Si formano in caso di instabilità atmosferica, come conseguenza dell'ascensione convettiva dell'aria calda e umida fino a raggiungere il livello di condensazione, che dà origine a una nuvola superficiale di piccole dimensioni. Se il calore e l'umidità superficiale sono sufficienti, possono formarsi diverse nubi che si uniscono, creando una nuvola a forma di torre verticale, chiamata cumulonembo. In questo tipo di nubi vi è una grande differenza di temperatura tra la base e la cima congelata.

A causa di questo contrasto termico, si generano forti correnti ascensionali al suo interno, che sollevano le minuscole goccioline d'acqua dalla base delle nubi, facendole collidere e unirsi con altre. Vengono così a formarsi gocce più grandi, il cui peso le fa ricadere come pioggia.

Nuvole da Sollevamento Orographico e Condensazione

L'impatto prodotto da una massa d'aria umida che incontra una montagna provoca l'ascesa dell'aria fino a raggiungere il livello di condensazione. Di solito, si sviluppano nubi orizzontali, chiamate strati, e si crea una pioggia a contatto con il pendio, detta pioggia orografica. Una volta superata la cima del monte, la nube ha perso la maggior parte dell'acqua che conteneva e l'aria, trasformata in vapore, scende calda dal lato opposto a quello di ascesa. Di conseguenza, questo lato della montagna è una zona d'ombra pluviometrica secca.

Nubi da Convezione Frontale

Un fronte è l'area di contatto tra due masse d'aria di diversa temperatura e umidità, ovvero con un grande contrasto termico. I due corpi si comportano come sistemi isolati, quindi non si mescolano, ma si scontrano. L'energia rilasciata nell'area di contatto (il fronte) a causa della differenza di temperature si manifesta sotto forma di pioggia o venti.

Tipi di Fronti

I fenomeni temporaleschi frontali sono di tre tipi: freddi, caldi e occlusi.

• Fronte Freddo: Si forma quando una massa d'aria fredda viene spinta dal vento fino a entrare in contatto con un'altra massa d'aria calda. L'aria fredda, più veloce e più densa, si insinua come un cuneo sotto quella calda, costringendola a salire, il che favorisce la formazione di un temporale o di una depressione. Si formano nubi a sviluppo verticale (cumulonembi).
• Fronte Caldo: Si forma quando una massa d'aria calda si muove fino a incontrare un'altra massa d'aria più fredda. Allo stesso modo del caso precedente, è il fronte caldo, essendo meno denso, a salire. Questa ascesa non è forte come la precedente, ma è molto più lenta e dà origine a nubi a sviluppo orizzontale chiamate nembostrati inferiori e altostrati superiori. Queste coprono tutto il cielo con un grigio plumbeo poco attraente e portano piogge o nevicate deboli e persistenti. Più in alto, negli strati superiori, si formano i cirri, che indicano bel tempo.
• Fronte Occluso: Si forma dalla sovrapposizione di due fronti diversi, uno caldo e uno freddo. Uno di essi, solitamente il caldo, viene sollevato fino a perdere il contatto con il suolo (occlusione), lasciando l'altro fronte, di solito il freddo, a contatto con la superficie.

B) Tipi di Precipitazioni

Le precipitazioni più frequenti sono la pioggia, il nevischio e la neve.

Pioggia

La pioggia è una precipitazione in forma liquida. Se è leggera, viene chiamata pioviggine; se è forte e copre una vasta area, proveniente dai nembostrati, viene chiamata pioggia persistente.

Piogge Torrenziali

Si definisce piovosità torrenziale quella superiore a 200 litri per metro quadrato in un periodo di 24 ore. Sono particolarmente pericolose perché possono portare a inondazioni disastrose. A seconda della quantità di precipitazioni in 12 ore, si stabiliscono tre tipologie di sistemi di allarme, che determinano le misure adeguate da adottare:

• Allarme Bianco
• Allarme Giallo
• Allarme Rosso

Regole da Seguire in Caso di Rischio di Temporale

• È consigliabile chinarsi, ma mai alzare le braccia o aprire un ombrello.
• Stare lontano da oggetti metallici: antenne radio, cavi, utensili agricoli, ecc., perché sono buoni conduttori.
• Non correre con scarpe o indumenti bagnati, né fare il bagno, perché l'umidità è un buon conduttore di elettricità.

Neve e Nevischio

Se i piccoli cristalli di ghiaccio nella parte superiore di un cumulonembo si scontrano con altri cristalli, si formano i cristalli esagonali di neve. La neve è pericolosa soprattutto nelle zone montane, in quanto il suo accumulo può portare al rischio di valanghe. Un altro rischio è la tormenta di neve: la combinazione di un vento superiore a 50 km/h, neve e temperature inferiori a -7°C.

Le tempeste di grandine si formano in primavera e in estate quando i cristalli di ghiaccio cadono dalla cima della nuvola nella zona intermedia. La grandine più grande può avere diversi strati di ghiaccio. Questo tipo di precipitazione rappresenta un rischio per l'agricoltura, perché danneggia i raccolti. Causa anche danni materiali e può causare la morte per impatto.

Il Tempo alle Medie Latitudini

Il clima nelle zone temperate dell'emisfero settentrionale è determinato dalla posizione del duo formato dal fronte polare e dalle correnti a getto. Il fronte polare segna il confine tra l'aria fredda polare e l'aria calda tropicale.

Il Getto Polare (Corrente a Getto)

È un fiume di vento velocissimo che circonda la Terra, come un serpente che si morde la coda, all'altezza della tropopausa. I venti da nord-est si scontrano contro la sua parte posteriore e si insinuano sotto l'aria calda proveniente da sud-ovest, che viene sollevata lungo tutto il corpo del getto. Durante la sua ascesa, i venti, anziché salire lungo la linea di massima pendenza, vengono deviati verso destra per l'effetto Coriolis, raggiungendo l'altezza della testa (la tropopausa), ruotano attorno alla Terra da ovest verso est e formano così il getto.

Il Fronte Polare

È formato da una serie di fronti (caldi, freddi e occlusi) che circondano la Terra come un fronte unito e, come ogni altro fronte, è una zona immaginaria che separa due masse d'aria di diversa temperatura: fredda a nord e calda a sud.

Il Vortice Circumpolare

È un'onda di temporali che insieme costituiscono il fronte polare. Forma il confine che separa l'aria fredda polare e l'aria calda subtropicale alle medie latitudini. A seconda della latitudine in cui si posiziona il vortice (indice zonale), possiamo trovare le seguenti situazioni:

1. Situazione A: Il vortice circumpolare è un circolo chiuso, situato vicino al Polo Nord. Questo accade perché sia l'ITCZ (Zona di Convergenza Intertropicale) sia gli anticicloni subtropicali si spostano verso nord durante la stagione calda.
2. Situazione B: L'ITCZ, gli anticicloni subtropicali e le tempeste subpolari si spostano verso sud. Anche i venti occidentali soffiano più a sud, in modo che il fronte polare e il getto scendano. Possono raggiungere i 30° di latitudine nord durante l'inverno! Questo produce venti e onde che salgono e scendono, chiamate onde di Rossby. I movimenti discendenti danno luogo a tempeste.
3. Situazione C: Se la situazione B persiste, i meandri tendono ad ampliarsi sempre di più finché non si rompono. Le tempeste subpolari si dirigono verso sud, dove causano piogge. Le mareggiate costituiscono il fronte.

L'ondata di tempeste si forma come segue:

1. L'aria polare si allontana, soffiando forte e producendo un'alta increspatura.
2. I venti occidentali combattono e causano un'alta increspatura. Tra le due parti si forma una tempesta.
3. Si verifica un fronte occluso derivante dall'unione dei fronti, che causa piogge intense.
4. I fronti che causano precipitazioni si rompono, in modo che il fronte polare recuperi la sua forma rettilinea.

Il Blocco Anticiclonico

In alcuni casi, il ritardo nel rimuovere i meandri persiste, dando origine agli anticicloni di blocco. Questi sono chiamati così perché rimangono immobili per giorni e settimane e agiscono, come ogni anticiclone, impedendo l'ingresso delle piogge, causando così gravi siccità.

Il Clima della Spagna

Il clima della penisola iberica è determinato dalla posizione geografica occupata dall'anticiclone subtropicale delle Azzorre. Durante l'estate, è più vicino al Polo Nord e blocca l'ingresso delle tempeste nel nostro Paese, deviandole verso il nord Europa. Le piogge estive sono di natura temporalesca, causate dallo sviluppo verticale delle nubi formate per convezione termica di aria calda e umida. In questo periodo dell'anno è normale che arrivino venti dall'anticiclone subtropicale situato nel deserto del Sahara, dando luogo a ondate di calore.

Durante l'inverno, l'anticiclone delle Azzorre si sposta verso sud e non dovrebbe ostacolare l'ingresso delle precipitazioni. Tuttavia, in questa stagione il nostro Paese si comporta come un continente, a causa dell'intenso anticiclone freddo invernale che forma un blocco, dando origine a intense siccità, accompagnate da nebbia o gelo, e devia la pioggia verso la costa cantabrica e il nord Europa. Il fronte porta piovosità solo se l'anticiclone continentale si annulla. Quando l'anticiclone continentale scompare, è frequente che le tempeste entrino nel fronte d'onda.

La Goccia Fredda

La sua origine non ha nulla a che fare con i fronti, ma è l'ingresso di aria fredda da latitudini più alte e fredde, che si stacca a causa di una rottura della corrente a getto. Quest'aria fredda si trova sopra aria più calda e meno densa, e tende a scendere a spirale fino a raggiungere la superficie. Il tempo che ne deriva è una tempesta convettiva dovuta all'ascesa di aria calda e umida, e forma una nuvola a rapido sviluppo verticale. Ciò si verifica quando l'aria ascendente contiene troppa umidità, come accade a fine estate.

Tornado

Sono una colonna rotante di vento e polvere di circa 50 metri di larghezza che si estende dal suolo alla base di un cumulonembo. Si forma un vortice che risulta da un eccessivo surriscaldamento della superficie. Lo spostamento di solito inizia quando il vento che soffia dagli strati superiori ha maggiore intensità e direzione diversa rispetto a quello degli strati inferiori.

Il Clima delle Basse Latitudini

A) Monsoni

Sono un sistema di brezze marine su larga scala in cui l'alternanza dei movimenti terra-mare è annuale, anziché quotidiana. In inverno nell'emisfero nord, quando l'ITCZ è nella sua posizione più a sud, il freddo provoca l'installazione di un anticiclone continentale sull'Asia che, come il resto degli anticicloni, espelle vento freddo e secco verso l'esterno. In estate, quando l'anticiclone menzionato si annulla, l'ITCZ si posiziona sull'Asia. Iniziano così le piogge monsoniche in India e nel sud-ovest asiatico.

B) Cicloni Tropicali, Uragani o Tifoni

Sono tre termini equivalenti usati in meteorologia per nominare un gruppo di tempeste molto vicine tra loro, che occupano un diametro medio di circa 500 km e che ruotano a spirale attorno a un'area centrale di bassa pressione: l'occhio dell'uragano. Il senso di rotazione è antiorario nell'emisfero settentrionale e orario nell'emisfero meridionale. Quando il vento soffia a meno di 120 km/h sono considerati tempeste tropicali.

La loro origine è dovuta all'intenso riscaldamento solare che porta l'acqua di mare a un minimo di 26,5°C, causando un'intensa evaporazione e un'elevata quantità di vapore acqueo. Questa situazione genera per convezione l'ascesa di aria calda e umida, formando un'enorme nuvola di tempesta a sviluppo verticale. Sotto l'occhio del ciclone, e come risultato della forza esercitata dalle tempeste, si produce un rigonfiamento ciclonico che, spinto dal vento, può inondare le coste. Quando un uragano entra sulla terraferma, si indebolisce perché viene interrotta la fornitura di umidità, trasformandosi in una tempesta tropicale; ma se torna in mare, può riprendere forza. I pericoli maggiori di un uragano sono causati dalla velocità di rotazione del vento attorno all'occhio, dalle inondazioni provocate dalle piogge torrenziali e dal rigonfiamento ciclonico che colpisce le zone costiere.

Il Nome degli Uragani

Dal 1953, l'OMM (Organizzazione Meteorologica Mondiale) utilizza elenchi di 21 nomi in ordine alfabetico. Inizialmente erano solo nomi femminili; dal 1978, vengono usati anche nomi maschili.

Gli Uragani e i Cambiamenti Climatici

• Secondo un articolo sulla rivista Nature di Londra, l'aumento della temperatura media delle acque superficiali dei Caraibi è associato all'aumento in frequenza e intensità degli uragani nel Nord Atlantico (esempi: Mitch, 1998, e Katrina, 2005). Il numero di uragani di grado 4 e 5 è raddoppiato in tutti i bacini oceanici negli ultimi 35 anni.
• Al contrario, un altro gruppo di scienziati sostiene che la loro frequenza non ha subito variazioni significative negli ultimi anni. Inoltre, gli uragani nei Caraibi aumentano durante gli anni in cui si verifica La Niña e diminuiscono durante El Niño.
• In conclusione, ad oggi, non c'è consenso o dati sufficienti per determinare l'influenza diretta del cambiamento climatico sull'attività degli uragani.