Meteo approfondimento: che cosa sono i cumulonembi? Perché i temporali si stanno intensificando rispetto al passato? Possono dare luogo a tempeste di sabbia?
Un cumulonembo, è una nube temporalesca che si forma in Estate e con più frequenza rispetto al passato anche d’Autunno e in pieno Inverno, quando avviene la convergenza di una massa d’aria caldo-umida di matrice Subtropicale e una corrente d’aria più fredda in quota generalmente dal Nord Atlantico, dal Nord Europa o in deviazione sui Balcani. Principalmente, però, i cumulonembi nascono a causa del riscaldamento mattutino e diurno, incisivo durante la stagione estiva, tanto da provocare bolle d’aria calda (cosiddette termiche) sia in montagna che in pianura, ma soprattutto nelle aree montuose, che si riscaldano maggiormente rispetto alle aree di pianura e costiere, o quando in Pianura Padana, una corrente d’aria più fresca dovuta al passaggio di un fronte freddo fa sì che, il catino d’aria caldo-umida ristagnata nei bassi strati, faccia incuneare l’aria fredda al di sotto dell’aria caldo-umida, costringendo quest’ultima a salire violentemente nell’atmosfera. I temporali di calore, ossia quelli che si originano dal riscaldamento diurno, vengono agevolati anche dal sollevamento orografico (massa d’aria instabile che viene scagliata dai venti su un rilievo, sollevandosi forzatamente mediante quest’ultimo). Tuttavia, la locale bassa pressione che si origina dal riscaldamento delle cime delle montagne, richiama le termiche nate per l’appunto dal riscaldamento diurno.
Le bolle d’aria caldo-umida si trasformano, dunque, da nubi cumuli o cumuliformi, a veri e propri torrioni ben sviluppati verticalmente, poiché tant’è l’aria caldo-umida presente nei bassi strati, talvolta alimentata anche dai venti umidi e caldi di Scirocco e di Libeccio (la maggior parte in Autunno e in Inverno), tant’è la spinta di Archimede, ossia la corrente ascensionale alla nube che diviene un cumulonembo esteso verticalmente, estensione che può raggiungere anche gli 8000 m/10.000 m. Quando quest’ultima quota viene raggiunta, vuol dire che la corrente ascensionale interna del cumulonembo è violentissima e supera i 150 km/h.
Nell’immagine, i cumuli congesti (non allo stadio maturo) e alcuni cumulonembi a incus dalla montagna di San Pelino verso Luco De’ Marsi, Trasacco, Collelongo, Villavallelonga e Pescasseroli.
In effetti, la corrente ascensionale interna (updraft) è alimentata da una fonte esterna, ossia da una corrente ascensionale al fianco della nube temporalesca (upflow) e una corrente discendente esterna (inflow). Più la corrente ascensionale d’aria calda esterna pompa carburante, ossia aria caldo-umida presente nei bassi strati e in arrivo da masse d’aria subtropicali, più il via vai ascendente e discendente all’interno delle nuvole temporalesche diventa tale da ingrossare e poter sorreggere un grande quantitativo di chicchi di ghiaccio, cristalli di ghiaccio o/e germi di ghiaccio, nonché gocce allo stato sopraffuso. I chicchi di ghiaccio e i nuclei di condensazione che invece rappresentano acqua in forma liquida e solida, cadono verso il basso quando nemmeno più la violenza di queste correnti ascensionali e discensionali (moti convettivi) riescono a sorreggerle, esse scendono insieme alle correnti discendenti esterne che vengono raddoppiate dalla ricaduta a ventaglio verso il suolo dell’aria discensionale interna, dando luogo a grandinate, rovesci di pioggia di forte intensità o a carattere temporalesco accompagnati da tali raffiche di vento, talvolta, a causa del cambiamento climatico in atto, anche molto forti, da provocare danni dell’entità di un Tornado EF1 e di un Uragano di categoria 1-2. Nel video, l’evoluzione dei cumuli congesti (nubi cumuliformi al primo e secondo stadio di formazione) a veri e propri cumulonembi (nubi temporalesche foriere di rovesci o acquazzoni).
Il temporale, una volta giunto allo stadio maturo, ha generalmente una forma ad incudine, ma d’Autunno, coperto dal grigiore dei nembostrati e dalle virghe, non può essere addirittura intravisto e si denota attraverso fulminazioni anche abbastanza rilevanti. La forma ad incudine è dovuta all’accrescimento della nube, poiché la corrente verticale ascendente richiamata dall’infiltrazione fresca, fa sì che l’aria caldo-umida salga verso pressioni via via minori, saturando il suo quantitativo di umidità e condensando in vapore acqueo e cristalli di ghiaccio. Essa, infatti, si espande adiabaticamente, rilasciando calore latente di condensazione, un altro fattore che alimenta la corrente ascensionale interna. Una volta toccata la Tropopausa, i venti ad alta quota, nonché la temperatura più ostile, rigida e secca, dunque più bassa rispetto all’interno della nube, ne blocca la formazione, facendo divergere orizzontalmente l’aria, ossia l’aria fuoriesce dalla nube dando luogo alla corrente discendente interna che porta le precipitazioni verso il basso e così via esse tornano in alto fino a quando, ripeto, non riescono ad essere più sorrette e cadono per gravità sotto forma di precipitazioni. La nube, infatti, non potendosi più elevare verticalmente, a questo punto si espande orizzontalmente, originando un’incudine, esattamente come avviene in un temporale sporco scaturente da un’eruzione vulcanica. Se la violenza della corrente ascensionale è tale da incrementare anche il moto discensionale interno (downdraft), allora si genera la così denominata “Overshooting Top” che spesso preannuncia un temporale molto forte. Esso, al suo concludersi, ha sulla sua sommità la fuoriuscita di minutissimi e leggerissimi cristalli di ghiaccio, gocce allo stato sopraffuso che, trovando un ambiente ostile al di fuori della nube, evaporano rientrando all’interno e ghiacciano di nuovo, fenomeno che origina nubi a forma di “mammella” ossia le Mammatus, moti turbolenti all’interno del temporale che lo indicano carico di ghiaccio e di vapore acqueo dovuto alla sua forte intensità, tant’è che, sulla sua parte più alta, i cristalli di ghiaccio sono costretti ad uscire e rientrare dalla nuvola imponente e temporalesca. I cristalli di ghiaccio, i germi di ghiaccio, le gocce di acqua si incontrano l’uno con l’altro, scontrandosi repentinamente, specie se si tratta di ghiaccio, il quale si carica maggiormente di elettricità. I cumulonembi che si elevano molto verticalmente da una corrente ascensionale particolarmente forte, sono carichi di ghiaccio anche e soprattutto perché raggiungono quote elevatissime e la maggior parte delle precipitazioni ancora sorrette, oltre alla grandine, sono composte da ghiaccio, anche durante l’Estate. Nella fotografia, scattata a L’Aquila lo scorso anno, si possono ammirare le Mammatus, ossia le nubi sulla sommità di un intenso cumulonembo o nube temporalesca.
Lo sfregamento delle particelle e dei germi di ghiaccio presenti nelle nuvole fanno sì che le medesime si carichino negativamente e positivamente, dando luogo a fulmini nube-nube. La scarica elettrica, fulmine o saetta, è attirata a terra dalla conduttività elettrica di oggetti appuntiti che calamitano maggiormente, ma anche cavi dell’alta tensione che conducono carica ed elettricità al fulmine, oppure alberi che si sgretolano poiché la temperatura di un fulmine è tre/quattro volte superiore a quella del Sole (fino ai 18.000 °C) e, colpendo l’albero, ne fa evaporare la linfa nell’arco di un nano secondo, facendo sgretolare ed implodere il tronco.
Nel video, un fulmine nube-nube appartenente ad un temporale facente parte di un’intensa perturbazione atlantica che interessò la Marsica nel mese di Gennaio 2014. Le correnti ascensionali, come vi dicevo, provocano un ingrossamento delle precipitazioni che si caricano potenzialmente di elettricità (cariche negative e positive), cosicché vengono scaricate grandi quantità di energia attraverso fulminazioni pericolose per persone e cose (saette) accompagnate da fragori improvvisi se a brevi distanze dalla caduta del fulmine, poiché la nostra atmosfera, ossia l’aria che ci circonda, è attraversata sempre da un vastissimo campo elettrico. Pertanto vi prego di adottare le rispettive cautele: rimanere nell’abitacolo dell’automobile chiudendo i finestrini e non toccando la radio, accucciarsi, non mettersi sotto gli alberi, allontanarsi dagli oggetti appuntiti, restare in casa e staccare le spine degli apparecchi elettronici, chiudere le finestre delle proprie abitazioni, non avvicinarsi a conduttori elettrici quali metalli, tubature o condutture etc…, non attraversare i sottopassi a rischio allagamenti e rispettare l’apposito semaforo di segnalazione.
Se i venti dovessero cambiare di direzione e di intensità al variare della quota e ci sono le condizioni morfologiche quali ad esempio della Pianura Padana e delle Grandi Pianure Americane che lo permettono, la corrente ascensionale interna del temporale può iniziare a ruotare (mesociclone) e spesso è proprio da questa rotazione che nascono i Tornado o le Trombe d’aria, le quali, ahimé possono scatenarsi anche in un temporale marittimo (Tromba marina), quando la corrente ascensionale esterna è talmente interna da stirare la rotazione orizzontale (bassa pressione locale o mesociclone) verticalmente.
Sono invece ancora più frequenti, in Inverno e in tardo-autunno, i temporali di neve, sistemi che spesso diedero luogo ad abbondanti nevicate, quali ad esempio la nevicata del Febbraio 2012. I moti convettivi dei temporali di neve sono i medesimi del processo di convezione estivo, essi però avvengono in un ambiente più freddo o gelido, essendo le nubi immerse in una struttura dove affluisce aria artica, la convergenza con le correnti meridionali e da sud-est (sciroccali), molto umide e miti, fa sì che l’aria calda salga sul cuscino molto freddo, denso o pellicolare, innescando correnti ascensionali che condensano, sublimando in una moltitudine di cristalli di ghiaccio, ingrossati e aumentati dai moti ascendenti e discendenti molto violenti di un temporale nevoso. Questi cristalli di ghiaccio e gocce sopraffuse possono caricarsi elettricamente dando luogo alle manifestazioni temporalesche spesso rappresentate da lampi e fulmini anche nube-terra. Le correnti da sud-est possono provocare strati dove la temperatura è di poco al di sopra dello zero, perciò alcuni fiocchi di neve diventano enormi aderendo l’uno con l’altro, mentre altri mutano in gragnola o neve tonda: questa precipitazione avviene quando, i fiocchi di neve si sciolgono attraversando strati d’aria più calda ma non totalmente e, tornando verso l’alto e il basso, sorretti dalle correnti ascendenti e discendenti, si aggregano con gocce di pioggia allo stato sopraffuso, formando una patina di ghiaccio intorno al chicco di neve che diviene tale proprio perché tende poi ad essere un fiocco di neve arrotolato che cade a terra sotto forma di graupel, spesso scambiato per grandine, ma si tratta di neve tonda che si manifesta sia d’Inverno che in Primavera.
Nell’immagine soprastante, la copiosa nevicata del Febbraio 2012 ad Avezzano (nella Marsica), quando nella notte il sistema temporalesco innescatosi in un vortice di bassa pressione presente sul Golfo di Gaeta che permetteva l’incontro tra l’aria gelida di matrice siberiana (polare-continentale) risucchiata dall’Anticiclone Russo-Siberiano e le correnti di Scirocco, umide e miti che, scorrendo al di sopra dell’aria molto fredda, si espandevano formando imponenti nubi temporalesche. Nella sera tra il 2 e il 3 Febbraio 2012, infatti, gli incessanti rovesci di neve, furono accompagnati anche da tuoni e lampi. Le abbondantissime nevicate dell’Inverno 2016/2017 sui settori orientali dell’Appennino abruzzese e molisano, invece, sono state dovute al sollevamento orografico ossia allo scontro di una massa d’aria molto fredda di origine artica proveniente dai Balcani, destabilizzatasi una volta aver sorvolato la superficie marina del Mar Adriatico più calda rispetto alla norma (Adriatic Sea-Effect Snow o effetto ASE), da dove ha acquisito umidità e dunque convezione, accelerata in modo tale che tale aria possa essersi condensatasi e sublimatasi maggiormente, per l’appunto, per stau appenninico o sollevamento forzato.
Le tempeste di sabbia, invece, si innescano più frequentemente quando, questi anticicloni di blocco, quale l’Anticiclone Subtropicale che si instaura sul Mediterraneo, sull’Atlantico centro-settentrionale fa sì che si insedi una saccatura di bassa pressione: la prima sul medesimo fino a sfiorare Marocco e Portogallo, la seconda dall’Europa orientale fino ai Balcani e all’Iran e dunque all’Africa nord-orientale e ala penisola arabica nonché il territorio iraniano, ossia aree a tratti molto aride e desertiche, vengono raggiunte da masse d’aria fredda di origine artica o ne vengono soltanto sfiorate, essendo aree Subtropicali.
Non solo, le aree depressionarie che, in tardo Autunno e in Inverno, si spostano verso il Portogallo e la Spagna trovando lo sbarramento anticiclonico ad est, scendono grazie ad esso più in basso rispetto alla norma, penetrando nel Nord Africa, oltre la Catena dell’Atlante marocchina. Alcune di esse, di origine polare-marittima e artico-marittima, grazie agli ammassi temporaleschi che si generano dal contrasto termico nelle aree Subtropicali, danno luogo a nevicate sulle dune sabbiose del deserto del Sahara settentrionale, attraverso l’aria molto fredda trasportata verso il basso dalle raffiche di vento discendenti dei temporali, insieme alle intense precipitazioni, non facenti parte di queste aree che, per l’appunto, sono esenti da precipitazioni, le quali, per tutto l’anno, non sfiorano i 100 mm. In questi casi, invece, in alcune aree arabiche e persiane, avvengono addirittura allagamenti, rarissimi per queste zone. Ricorderemo sicuramente la nevicata del Dicembre 2013 nel deserto del Sahara, in Algeria, che non avveniva dal XIX secolo, ossia dall’Ottocento, nel quale, nel corso della sua metà, un’eruzione vulcanica indonesiana, il Tambora, riuscì, con le sue ceneri immesse nell’atmosfera, a dare luogo a una PEG (Piccola Era Glaciale). Le tempeste di sabbia, invece, sono innescate dalle nubi temporalesche di cui parlavamo (i cumulonembi), che si ammassano quando una massa d’aria più fredda riesce, ad esempio, ad arrivare sul Sahara e, per via del contrasto termico, le correnti ascensionali e discensionali esterne ed interne a tali nubi, diventano violentissime. Quando le correnti discendenti si scaricano a terra, si verifica il downburst, scaturente proprio dal downdraft, ossia la corrente discensionale del temporale che si scaglia a terra particolarmente intensa e si apre “a ventaglio” sotto forma di violente raffiche di vento che cambiano di direzione e di intensità, possono essere folate anche intense, sollevano il grande quantitativo di polvere e di granelli di sabbia e riescono a sostenere anche tali agglomerati di sabbia che di conseguenza si arrotolano insieme alla corrente d’aria discendente del sistema temporalesco. L’attrito di una tempesta di sabbia produce elettricità, che può avvenire anche senza un sistema temporalesco, ad esempio attraverso il vento desertico sahariano dell’Harmattan (che soffia a nord-est e ovest del deserto), un vento polveroso che può sospingere le polveri sottilissime sahariane fino addirittura al Sud America, non parliamo di sabbia che invece, diversamente dalle polveri, ha un diametro di circa un micron e non potrebbe mai rimanere in sospensione sui cieli sud-americani, perché molto pesante. Tornando ad aprire l’argomento delle tempeste di sabbia, all’interno dell’ammasso di polveri, sabbia e detriti, si generano cariche negative e positive proprio come in un temporale, anche in un temporale cosiddetto “sporco” (eruzione vulcanica data da pirrocumuli) e si formano scariche elettriche o fulminazioni all’interno della tempesta stessa, che può apparire magnificente all’occhio umano, ma allo stesso tempo segnala l’arrivo della tempesta, indice di allerta gli abitanti del deserto o delle aree limitrofe. Le polveri che invece arrivano dal Sahara, vengono spesso risucchiate o dai forti venti di un Ciclone extratropicale o da una zona di bassa pressione mediterranea, nonché dal promontorio in quota di matrice Subtropicale (Anticiclone nord-africano) che permette la loro risalita verso il nostro stivale insieme all’aria calda e umida quando sovrasta il mare nostrum. Generalmente, quando una perturbazione di origine atlantica richiama i venti di Scirocco, ossia venti che spirano dalla Siria al Nord Africa, quindi da sud-est, un grande quantitativo di polveri sahariane viene trasportato anche e soprattutto sullo Ionio, sull’Adriatico e delle volte anche sul Tirreno proprio da queste correnti d’aria meridionali, di Libeccio e dalle forti sciroccate. Un’area di bassa pressione che risale verso nord, può farle arrivare fino alle nostre regioni del Nord Italia, ma molto colpite sono di solito le aree adriatiche e ioniche, quest’ultima il Salento, quasi sempre interessato da sciroccate foriere di polveri sahariane.
Grazie per la cortese attenzione.
Riccardo Cicchetti
