La stagione dei temporali

Temporale sul mare

Vorrei sapere perché i temporali e quindi i fulmini sono fenomeni prelevantemente estivi e, al contrario, capitano molto raramente d'inverno, quando fa freddo. Personalmente ho sentito qualche tuono durante una nevicata, nelle prealpi del Varesotto a circa 270 metri sul livello del mare.

Lorenzo Londino
6 aprile 2007

Visto il riferimento del lettore a Varese, la mia risposta sarà riferita in particolare al bacino padano.

Affinché si verifichi un temporale occorre la presenza di un particolare tipo di nube, il cumulonembo, per la cui formazione occorre che:

1. In atmosfera ci sia molta energia. Ma quale energia? L'energia di cui si alimenta il temporale è costituita soprattutto dal vapore acqueo presente nella bassa troposfera e cioè nei primi 1000-1500 m al disopra del suolo. Molto vapore acqueo in tale strato si può avere solo in presenza di temperature elevate. Questo capita perché la quantità di vapore acqueo contenuto in un certo volume d'aria a parità di umidità relativa si raddoppia per ogni 10°C di aumento della temperatura, per cui ad esempio un metro cubo d'aria con il 50% di umidità relativa contiene 4 grammi per metro cubo di vapore a 10°C e 15 grammi a 30°C. Per inciso ricordo che 1 g di vapore acqueo condensando libera una quantità di energia pari a 2450 Joule, il che in un cumulonembo porta a liberazione di quantità di energia enormi, se si considera che i 50 mm di pioggia che cadono in un temporale con estensione di 1 kmq corrispondono a 50x100000000= 5 miliardi di grammi.

2. Sia presente aria molto fredda nella media troposfera e cioè dai 3000 m in su, fatto questo che (per un meccanismo in cui non entro e che comunque si può considerare analogo a quello per cui una mongolfiera piena d'aria calda tende a salire finché l'atmosfera esterna è più fredda) stimola la salita della massa d'aria carica d'energia che risiede in vicinanza del suolo, consentendo così la la condensazione del vapore acqueo e la conseguente "liberazione" dell'energia in esso contenuta.

Dal punto 1 deriva che la stagione dei temporali nell'Italia settentrionale si collochi in media fra l'inizio di marzo e la metà di norvembre.

Dal punto 2 deriva che un fondamentale fattore di innesco per i temporali in Valpadana è l'ingresso di aria molto fredda, in genere di origine atlantica o artica, che irrompe in quota in quanto più in basso è bloccata dalla barriera montuosa, la quale impedisce che l'aria caldo-umida che riempie il catino padano venga erosa"mantenendola dunque nelle condizioni ottimali per esere risucchiata verso l'alto dall'aria fredda in arrivo dal nord delle Alpi.

Il temporale con neve, come quello osservato dal lettore, è un fenomeno raro ma che in Valpadana non è da escludere in occasione di irruzioni di aria artica particolarmente fredda.

Luigi Mariani Associazione Italiana di Agrometeorologia (AIAM), Milano

I temporali sono fenomeni meteorologici che interessano la parte più bassa della nostra atmosfera, quella che viene chiamata troposfera e che dal suolo comprende grossomodo la prima decina di chilometri di altezza. Nella troposfera, generalmente l'aria è stratificata in modo stabile, ovvero aria più leggera si trova negli strati più alti, mentre quella più densa risiede negli strati bassi. In questa situazione, i moti dell'aria, cioè i venti, sono prevalentemente orizzontali, mentre quelli verticali sono molto meno intensi rispetto ai primi. Per fare un esempio, venti medi orizzontali possono avere frequentemente velocità di 10 o 20 m/s nei pressi del suolo e aumentare con la quota raggiungendo i 30-50 m/s nell'alta troposfera. Nelle condizioni di stabilità i corrispondenti venti verticali sono dell'ordine di alcuni centimetri o decimetri al secondo.
Quando la troposfera non è stabilmente stratificata, allora i moti verticali dell'aria sono molto più vigorosi, in quanto essi sono stimolati da forze che mirano a ristabilire rapidamente l'equilibrio tipico dell'aria con stratificazione stabile. Tali situazioni si verificano in diverse condizioni meteorologiche, ma una delle più frequenti alle medie latitudini è quella in cui si verifica un forte riscaldamento solare del terreno e vi sono considerevoli quantità di vapore acqueo nei bassi strati atmosferici. In tale situazione poderose correnti d'aria ascendenti iniziano a trasportare aria più leggera dalla bassa troposfera alle parti più alte della stessa. Conseguentemente l'aria che sale si espande, a causa della diminuzione della pressione atmosferica con la quota, si raffredda e condensa il suo vapore in goccioline d'acqua che formano prima le nubi e successivamente la precipitazione. Ecco quindi la formazione del temporale.
In un temporale le velocità dei venti verticali sono dell'ordine dei 10-20 m/s e possono anche raggiungere i 30 m/s. Tutto ciò interessa aree di alcuni chilometri quadrati, per temporali isolati, mentre l'estensione diventa molto maggiore per casi in cui molti temporali si sviluppano contemporaneamente. Nei temporali la formazione di gocce d'acqua e cristalli di ghiaccio, assieme ai forti venti, inducono la separazione delle cariche elettriche presenti nell'aria e producono la loro distribuzione all'interno della nube in grande quantità. Quando l'eccesso di cariche elettriche genera un campo elettrico talmente forte da ionizzare l'aria, allora si hanno delle scariche elettriche, che noi comunemente chiamiamo fulmini.
Dove passano i fulmini, l'aria si surriscalda velocemente, quindi si espande provocando un'onda d'urto che è il tuono. Quindi in estate, grazie al forte riscaldamento dei bassi strati atmosferici, l'instabilità dell'aria è più frequente che in inverno, di conseguenza alle medie latitudini i temporali sono prevalentemente un fenomeno estivo e pomeridiano. Ciò nonostante, condizioni di instabilità atmosferica possono manifestarsi anche nei mesi freddi, in quanto non necessariamente il riscaldamento dal basso è il responsabile dello squilibrio troposferico, infatti afflussi di aria molto fredda in quota, su aria fresca e umida nei bassi strati, possono allo stesso modo rendere la troposfera instabile. Quindi d'inverno, anche se non frequentemente, ci possono essere delle significative correnti ascendenti con formazione di nubi, precipitazioni, separazioni di cariche, fulmini, quindi i tuoni.
Il meccanismo appena descritto, per il ripristino dell'equilibrio troposferico in situazioni di stratificazione instabile dell'aria, prende il nome di convezione atmosferica profonda.

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

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