Un modello matematico per un tornado

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Con quali modelli si può modellizzare matematicamente un tornado? Spesso su internet si fa riferimento alla sigla APRS e alla teoria delle supercelle (supercell storm). Di cosa si tratta? E ancora, per "soffocare" un tornado non si potrebbero sparare una o più bombe (a catena) alla base del tornado in modo da eliminare il vuoto interno?
Cristian Lorenzetto
27 settembre 2005
Esistono molti modelli numerici per la simulazione di fenomeni meteorologici a scale spaziali e temporali tali da rappresentare le peculiarità delle nubi o di parti di nubi. Nel caso specifico della sua domanda, si tratta di modelli in grado di simulare la formazione e l'evoluzione di celle convettive, ovvero di volumi ristretti della nostra troposfera, dove i moti verticali dell'aria sono notevoli e sono determinati da condizioni di squilibrio nella stratificazione dell'aria.

Oltre al modello ARPS, citato nella domanda, ne esistono anche altri che con opportuni accorgimenti possono essere usati per simulare le condizioni nelle quali si forma un tornado, per esempio il WRF (Weather Research and Forecast). Esistono inoltre modelli sviluppati appositamente ed esclusivamente per studiare la dinamica dei tornado, non della nube che li ospita.

Venendo al collegamento tra le supercelle e i tornado, si deve tener presente che generalmente una cella convettiva normale, cioè un normale temporale estivo, è caratterizzato da tre fasi evolutive: la sua formazione, dove le correnti ascendenti hanno inizio, si intensificano e non si hanno precipitazioni; la fase di massimo, nella quale iniziano le precipitazioni e le corrispondenti correnti discendenti, si ha il massimo sviluppo della nube temporalesca e le correnti ascendenti sono al massimo della loro intensità; la fase finale nella quale le correnti discendenti sopraffanno le correnti ascendenti, le precipitazioni si attenuano e sono residue, la nube temporalesca si dissolve.

L'evoluzione di un temporale normale dura mediamente un'ora e non genera fenomeni meteorologici particolarmente violenti, quali il tornado. In alcuni casi, la dinamica della cella temporalesca porta a un'evoluzione anomala del temporale, in particolare le correnti ascendenti e discendenti entrano in competizione e si genera un circuito virtuoso per cui la corrente discendente non soffoca quella ascendente, ma ne favorisce l'alimentazione dal basso con aria umida e molto instabile. In questi casi il temporale ha una durata e un'intensità molto maggiore rispetto a uno normale e viene chiamato supercella. In alcuni casi le supercelle ospitano al loro interno i tornado, specialmente quelli più intensi.

Passando alla sua ultima domanda, nonostante il tornado sia un evento dinamicamente molto intenso, esso richiede condizioni dinamiche particolari, che spesso la supercella non riesce a mantenere per tempi molto lunghi. Infatti la gran parte dei tornado si sviluppa per periodi che vanno da frazioni di minuto a decine di minuti e solo in casi eccezionali si raggiunge l'ora. Quindi per distruggere un tornado probabilmente potrebbe essere sufficiente una significativa variazione delle condizioni dinamiche e termodinamiche dei bassi strati atmosferici nei pressi della supercella, come quella causata da un'importante esplosione. Ad ogni modo, almeno a mia conoscenza, di recente non sono stati fatti, fortunatamente, esperimenti in tal senso, quindi non esiste una verifica pratica delle congetture teoriche sulla resistenza dei tornado alle esplosioni. Ciò che sicuramente sappiamo è che all'interno dei tornado non è necessario avere il vuoto, al quale si fa riferimento nella domanda, ma è sufficiente che vi sia una pressione anche di poco inferiore rispetto all'ambiente circostante, e che tale differenza esista su brevi distanze, metri o centinaia di metri. Infatti i venti associati ai tornado sono funzione delle differenze di pressione in rapporto alle distanze, quelli che in termini tecnici si chiamano i gradienti, e non dei valori assoluti di pressione.

Dario B. Giaiotti CRMA - Centro Regionale di Modellistica Ambientale - ARPA FVG

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