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Come si formano i tornado e perché sono così imprevedibili

Un tornado è una colonna d’aria che ruota violentemente che si estende tra la superficie terrestre e una nuvola, solitamente una nuvola cumulonembo. La maggior parte dei tornado dura meno di dieci minuti, dice Harold Brooks, un meteorologo di ricerca presso il National Severe Storms Laboratory (NSSL) della National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA ) a Norman, in Oklahoma. I grandi tornado di solito durano più a lungo, circa 30 minuti, dice Brooks. I twister più potenti hanno velocità del vento di oltre 480 chilometri all’ora, che possono strappare gli edifici dalle loro fondamenta. Hanno dimensioni di oltre 3 chilometri e possono ruotare per un tragitto di dozzine di kilometri.

Tornado
Un violento tornado fotografato a Seymour nel Texas

I tornado più comuni hanno una velocità del vento inferiore a 180 chilometri orari, sono alti  circa 80 metri e viaggiano solo poche miglia prima che si dissolvono.

Come si forma un tornado: Il National Weather Service definisce un tornado come “una violenta rotazione di una colonna d’aria in contatto con il suolo che scende da un temporale”. In altre parole un temporale è il primo stadio per la creazione di un tornado. Quando anche le altre condizioni sono favorevoli, la nube temporalesca crea uno o più tornado. Le condizioni richieste per lo sviluppo della nube temporalesca le conosciamo:

  • Forte riscaldamento del suolo, con umidità nei bassi e medi livelli dell’atmosfera;
  • Aria più fredda e secca in quota;
  • Una forza ascendente. È necessario qualcosa che causi il sollevamento dell’aria; la più comune forza ascendente è la spinta di Archimede (tramite il riscaldamento dell’aria vicino al suolo da parte dei raggi solari, l’aria diventando più leggera);
  • Aria instabile. Ciò significa aria che continua a salire una volta che ha iniziato la sua ascesa. E questo, come sappiamo, è tanto più favorito quanto più l’aria in quota è fredda;
  • Un’altra “spinta” ascendente può essere provocata da un’irruzione di aria fredda la quale, incuneandosi con forza al di sotto della preesistente aria più calda, ne provoca l’ascesa (fronte freddo).

come si formano i tornado

Normalmente negli Stati Uniti i più forti temporali si formano con correnti calde ed umide provenienti da Sud-Est, ovvero dal Golfo del Messico, sull’avanzare di un fronte freddo in quota in arrivo da Nord, Nord-Ovest. Nel nostro paese invece le trombe d’aria vengono innescate dall’arrivo di aria fredda, principalmente da Nord-Ovest, che trova sulla Pianura Padana aria calda e umida stagnante al suolo da diversi giorni, originata spesso da un’alta pressione di matrice sub-tropicale. Fondamentale per lo sviluppo dei tornado è anche la presenza di vari strati a diverse quote con umidità e temperatura diversi dagli strati soprastanti o sottostanti.

Questi livelli si possono individuare alle altezze tra i 900 e i 1500 metri che di solito contengono aria calda e umida. Dai 1500 ai 3000 metri invece, c’è aria secca e più fredda. Per finire, un contributo fondamentale per l’intensità e la violenza dei temporali è data dalle correnti a getto (Jet Stream) un fiume d’aria molto stretto e veloce che scorre a 7/8 km dal suolo e che può superare anche i 300 km/h.

I segnali per la probabile formazione di un tornado: I tornado si formano nelle correnti ascendenti di una nube temporalesca. Quelli più forti sono spesso vicino al bordo, tra le correnti ascendenti e quelle discendenti. La pioggia che cade o la grandine, spingono l’aria verso il basso per formare le correnti discendenti (“downdrafts”). Come abbiamo detto, questo è il motivo per cui un forte rovescio di pioggia o di grandine precede un tornado. Forti venti, dunque, possono colpire a centinaia di metri dal vortice del tornado con danni anche considerevoli. La combinazione di condizioni che causano i tornado sono frequenti nel Sud degli Stati Uniti nella stagione primaverile. Come la stagione avanza, le trombe d’aria si spostano a Sud, nelle Grandi Pianure e nel Midwest. Spesso un grosso sistema temporalesco può creare le condizioni per il verificarsi di ripetuti tornado per giorni e giorni.

I tornado più intensi sono formati da più vortici: I tornado più violenti che colpiscono le pianure americane spesso hanno più di un vortice che ruota attorno al suo centro. A volte questi vortici sono come dei piccoli tornado che si muovono attorno al vortice padre. Questi vortici ausiliari si formano e muoiono mentre il centro si muove lungo il suolo. Essi sono chiamati vortici di risucchio e sono responsabili dei forti venti al suolo. La polvere, i detriti in sospensione e la nube rendono difficile vedere i singoli vortici dal suolo. I vortici multipli sono più comuni in tornado di intensità F4 o F5 della scala di Fujita.

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Dettagli sulle supercelle: Il processo di formazione di un tornado è legato a caratteristiche atmosferiche particolari. Le condizioni propizie per la formazione di cumulonembi si trovano negli ambienti fortemente instabili, caratterizzati da venti variabili (Windshear) a seconda dell’altezza e dalla presenza di una massa di aria calda e umida, sovrastata da una fredda e secca, che sollevandosi e condensandosi dà origine a forti temporali. I tornado possono originarsi in qualsiasi tipo di sistema temporalesco, ma i più violenti si originano dalle supercelle.

Normalmente un fenomeno temporalesco sviluppa dei moti ventosi al suo interno più o meno rettilinei; in alcuni casi, invece, il moto ventoso che genera il cumulonembo può dar vita a vortici, ovvero alla formazione di moti circolatori all’interno e all’esterno della nube. Questi vortici, in determinate situazioni, danno origine a trombe d’aria. La nascita dei moti vorticosi può avere cause molteplici: la più comune è che la turbolenza vorticosa sia originata dal contrasto tra la corrente ascensionale e quella discendente del temporale; in questo caso le trombe d’aria generate sono di norma di debole intensità e di breve durata. L’altra possibilità è che il moto vorticoso nasca insieme alla formazione temporalesca e ne determini lo sviluppo producendo al suo interno un sistema rotatorio e in questo caso si parla di mesocicloni. La formazione dei mesocicloni dipende dal fenomeno del windshear (vento variabile), una particolare circolazione atmosferica che si verifica solamente in presenza di venti variabili di intensità e direzione in quota progressiva. Queste condizioni stimolano lo sviluppo di moti rotatori in una zona di instabilità atmosferica, l’intensità dei temporali che si formano in presenza di windshear aumenta notevolmente.

Ecco come si forma un tornado, genesi del piu violento fenomeno atmosferico – 3BMeteo

Un’altra condizione utile alla formazione di un tornado è la presenza di correnti fredde in quota (correnti a getto) che alimentano il moto convettivo del cumulonembo e ne stimolano la rotazione. Queste condizioni atmosferiche danno vita a temporali di notevole intensità, potenzialmente capaci di generare delle trombe d’aria. Il fenomeno tornadico ha origine nel settore ascensionale (updraft) di queste intense formazioni temporalesche, la cui circolazione (come quella dei venti del mesociclone) è antioraria nell’emisfero boreale e oraria nell’emisfero australe(per l’effetto di Coriolis). Al centro della colonna d’aria ascensionale si forma una notevole depressione con una differenza di gradiente barico tra centro e periferia, nel caso questa raggiunga valori notevoli (dai 20 ai 40 hPa) l’aria viene letteralmente risucchiata fino a raggiungere il suolo, con una corrente circolatoria concentrata che raggiunge altissime velocità.

La scala Fujita

La scala Fujita avanzata (Enhanced Fujita scale) è una scala utilizzata negli USA e in Canada, per stimare l’intensità dei tornado in base ai danni che causano. Questa scala, nelle zone dove è utilizzata, va a sostituire l’originale scala Fujita, ritenuta ormai obsoleta. La scala è in utilizzo negli USA a partire dal 1º febbraio 2007, mentre in Canada è stata implementata più di recente, dal 1º aprile 2013

EF0 Tornado

  • Velocità del vento tra 65 e 85 mph (da 104 a 137 km / h)
  • Danni leggeri
  • Rami spezzati; alberi con radici basse si spinsero; qualche danno al camino.

EF1 Tornado

  • Velocità del vento tra 86 e 110 mph (da 138 a 177 km / h)
  • Danno moderato
  • Danni superficiali ai tetti; le case mobili si sono spinte dalle fondamenta; veicoli in movimento spinti fuori strada.

EF2 Tornado

  • Velocità del vento tra 111 e 135 mph (da 178 a 217 km / h)
  • Danno significativo
  • Le case di legno hanno il tetto strappato; le case mobili sono state completamente distrutte; treno vagoni rovesciati; grandi alberi spezzati o sradicati; detriti più piccoli trasformati in missili.

EF3 Tornado

  • Velocità del vento tra 136 e 165 mph (da 218 a 266 km / h)
  • Gravi danni
  • I tetti hanno completamente distrutto edifici ben costruiti, insieme a muri, la maggior parte degli alberi sradicati, i treni rovesciati, i veicoli sollevati da terra.

EF4 Tornado

  • Velocità del vento compresa tra 166 e 200 mph (da 267 a 322 km / h)
  • Danno devastante
  • Le case ben costruite sono completamente distrutte; strutture con basi deboli spazzate via; i veicoli potrebbero essere trono; grandi detriti diventano missili volanti.

EF5 Tornado

  • Velocità del vento superiore a 200 mph (322+ km / h)
  • Danno incredibile
  • La maggior parte delle strutture gravemente danneggiate o completamente distrutte, i veicoli possono diventare missili volanti.

Oltre alla classificazione per mezzo della velocità del vento ci sono anche 28 indicatori di danno (DI), ciascuno con un numero variabile di gradi di danno (DoD).

Scala Fujita
Scala Fujita

Cosa fare in caso di Tornado

I tornado più potenti sono quelli mesociclonici, cioè quelli che si originano alla base di nubi cumuliformi, temporalesche, roteante. In queste situazioni, un ingrediente fondamentale perché il tornado si inneschi è l’umidità presente in atmosfera, un vero e proprio “carburante” per lo sviluppo di fenomeni intensi. Bisogna sottolineare che non sempre queste condizioni atmosferiche danno vita alla formazione di tornado: bastano alcune minime variazioni per smorzare sul nascere la possibilità che si formi il vortice.

Tornado 

In una casa con un seminterrato: stare lontani da porte e finestre. Raggiungere il seminterrato e rifugiarsi sotto un piano di protezione resistente (tipo un pesante tavolo o un banco di lavoro), o coprirsi con un materasso o un sacco a pelo, possibilmente proteggere la testa con un casco o elmetto. Evitare di posizionarsi sotto oggetti pesanti che si trovano al piano sopra (tavoli, frigoriferi, lavatrici): il pavimento indebolito potrebbe crollare.

In una casa senza piano interrato, o appartamento: stare lontani da porte e finestre. Dirigersi verso il piano più basso, e rifugiarsi o in una piccola stanza centrale della casa (come un bagno o un ripostiglio), o sotto una scala, o in un corridoio interno senza finestre. Accucciarsi il più possibile al pavimento e coprire la testa con le mani. Una vasca da bagno potrebbe offrire una protezione parziale. Anche in una stanza interna, è necessario coprirsi con una sorta di imbottitura spessa (materasso, coperte, ecc), per proteggersi contro le cadute di detriti nel caso in cui il tetto o il soffitto crollino. Nel caso lo si abbia indossare un casco o un elmetto.

In un edificio pubblico, ospedale, casa di cura o grattacielo: dirigersi in una zona senza finestre, solitamente centrale, dell’edificio – lontano da vetri e al piano più basso possibile. Accovacciarsi e coprire la testa. Le scale interne sono generalmente buoni rifugi per mettersi al riparo, e se non troppo affollate, consentono di raggiungere il piano terra più velocemente. Evitare gli ascensori; si potrebbe essere intrappolati in caso di mancanza di corrente.

In una roulotte o camper: uscire velocemente. Anche se la roulotte fosse ancorata a terra, non è sicuro rimanere all’interno. Dirigersi verso una vicina struttura, o un rifugio.

A scuola: dirigersi verso la sala più interna o in una stanza senza finestre in modo ordinato. Accucciarsi al pavimento, a testa bassa, e proteggere la parte posteriore della testa con le braccia. Stare lontano da finestre e ampie stanze aperte come palestre e auditorium.

In una macchina o un camion: i veicoli sono estremamente pericolosi in caso di tornado. Se il tornado è visibile, e ancora lontano, e la viabilità non è congestionata, si riesce a non incrociare il suo percorso spostandosi ad angolo retto rispetto alla direzione del tornado. Appena possibile cercare riparo all’interno di un edificio solido, o in un sotterraneo, se possibile.
Se sorpresi da venti forti o detriti, parcheggiare l’auto nel modo più rapido e sicuro possibile, lontano dalle corsie. Rimanere in macchina con la cintura di sicurezza allacciata. Abbassare la testa sotto il livello dei finestrini e ripararla con le mani o possibilmente con una coperta, un cappotto, o qualcosa di imbottito. Se è possibile allontanarsi dalla carreggiata in maniera sicura, abbandonare il veicolo e sdraiarsi a terra, negli avvallamenti del terreno coprendosi la testa con le mani. Evitare di cercare riparo sotto i ponti, che in generale possono risultare pericolosi e non offrono adeguata copertura dai detriti alzati dal vento.

Nelle aree all’aperto: se possibile, cercare rifugio in un edificio. In caso contrario, sdraiarsi a faccia in giù sul terreno, proteggendosi la parte posteriore della testa con le braccia. Tenersi il più lontano possibile da alberi e auto che possono esservi scagliati contro dalla furia del tornado.

In un centro commerciale o negozio di grandi dimensioni: non farsi prendere dal panico. Seguire gli altri. Dirigersi il più rapidamente possibile verso un bagno interno, un ripostiglio o un altro spazio chiuso piccolo, lontano dalle finestre.

In una chiesa o un teatro: non farsi prendere dal panico. Se possibile, dirigersi rapidamente ma in maniera ordinata verso un bagno interno o corridoio, lontano dalle finestre. Accucciarsi a faccia in giù e proteggere la testa con le braccia. Se non c’è abbastanza tempo per farlo, mettersi sotto i sedili o le panche, proteggendo la testa con le braccia o le mani.

 

Referenze

  1. “Spotters avanzate Field Guide” (PDF) . Amministrazione nazionale oceanica e atmosferica. 2003-01-03 . Estratto il 13/12/2009
  2. Roger Edwards (2006-04-04). “Le domande frequenti su Tornado online” . Storm Prediction Center . Amministrazione nazionale oceanica e atmosferica. Archiviato dall’originale in data 2006-09-29 . Estratto il 2006-09-08 .
  3. Tornado Fact e Information – https://www.tornadofacts.net/tornado-scale.html
  4. Fujita Tornado Damage Scale, su www.spc.noaa.gov. 
  5. Government of Canada, Environment and Climate Change Canada, Environment and Climate Change Canada – Weather and Meteorology – Enhanced Fujita Scale, su www.ec.gc.ca.
  6. National Geographic – Brian Clark Howard, https://news.nationalgeographic.com/2015/05/150511-tornadoes-storms-midwest-weather-science/

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