21 Maggio 2020. Gioiosa Marea. Una virgola scura si dipartisce dalla nuvola nera. Si allunga, sottile raggiunge il mare dove l’acqua vortica e in cielo sale. Una voce del passato grida: “Cuda i rattu!” E il marinaio, coltello in mano, recita grave: “Tagghia, tagghia, falla presto cu ssa punta di cuteddu, cuda i rattu e malannata non si pigghia cchiu un paceddu”.
Su le barche di una volta si tentava di “tagliare” la “coda di ratto” con un coltello e una preghiera.
Su le barche di una volta si tentava di “tagliare” la “coda di ratto” con un coltello e una preghiera.
Parliamo di questo fenomeno meteorologico, affascinante e distruttivo, con Carlo Lacagnina, fisico dell’atmosfera, attualmente presso il Centro Nacional de Supercomputacion di Barcelona.
Carlo, a quale fenomeno abbiamo assistito? Si tratta di una tromba marina.
E’ diverso da un tornado? Il tornado si sviluppa sulla terraferma. La tromba marina sull’acqua. Il fatto che si sviluppi sull’acqua fa sì che abbia una potenza minore del tornado.
Perché? La potenza dipende dalla differenza di temperatura tra la superficie (terrestre o acquatica) e l’aria fredda soprastante. Tipicamente questa differenza è superiore sulla terraferma, specie in zone fortemente antropizzate dove c’è molto asfalto e cemento. Poiché l’acqua ha un calore specifico elevato, essa impiega molto tempo a scaldarsi (si dice che ha un’elevata inerzia termica - cioè tende a restare alla stessa temperatura). Quindi, sul mare è raro trovare un’elevata differenza di temperatura rispetto all’ambiente circostante.
Come si genera una tromba marina? Non è semplicissimo spiegare questo fenomeno senza l’ausilio di qualche grafico e disegno, ma proviamoci: è necessario che si formi una zona d’aria calda e umida in basso (vicino alla superficie del mare) e una zona d’aria fredda e secca in alto. Non è difficile che questo accada, infatti la superficie del mare (o della terraferma) si scalda perché irradiata dal sole; l'aria soprastante, invece, viene riscaldata dal calore trasportato dalla superficie, tuttavia l'aria è un buon isolante termico, cioè trasmette male il calore, e quindi è facile che si creino forti differenze termiche tra la superficie e l'aria soprastante.
Quindi: aria calda e umida in basso, aria fredda e secca in alto? Sì. Questa è una configurazione instabile: l’aria fredda è più densa di quella calda, perciò comincia a scendere. Viceversa, l’aria calda è meno densa e quindi sale. Salendo, la bolla d’aria calda si raffredda e l’umidità in essa contenuta condensa in goccioline d’acqua. Si forma una nuvola. Ora entra in gioco l’altro ingrediente fondamentale: la presenza del “jet stream”.
Jet stream? Anche nota come “corrente a getto”, è causata da un flusso d’aria che dai tropici cerca di spostarsi verso i poli per riequilibrare la differenza termica, ma non ci arriva, causa la rotazione terrestre, generando piuttosto una corrente che si sposta da ovest a est.
Quindi da Palermo verso Messina. Esattamente. Quando la nube incontra la corrente a getto, ecco che la sommità della nube è trascinata più a est rispetto alla sua base. Di conseguenza c’è uno sfasamento tra la corrente ascensionale e la corrente discensionale. Tale sfasamento contribuisce a rafforzare questo moto d’aria calda verso l’alto e il moto dell’aria fredda verso il basso.
Quindi la tromba marina in genere si sposta da ovest verso est? Sì. Segue la corrente a getto. In questa pagina possiamo vedere le predizioni per la posizione della corrente.
In aggiunta a questo moto da ovest verso est ci sono dei moti erratici su scala più piccola. Dipendono sia dai dettagli della corrente a getto che dalla temperatura della superficie del mare.
E l’origine del moto rotatorio? Te lo dico subito: la forza di Coriolis non centra in maniera diretta (ha effetti su scale dell’ordine di centinaia di kilometri). Così come non centra nulla nella rotazione dell’acqua nel lavello. Ecco, parlando di lavello, i fenomeni che entrano in gioco nel determinare la rotazione della tromba marina sono simili a quanto accade in un lavandino pieno d’acqua quando si rimuove il tappo.
Proviamo a spiegare il processo? Nel lavello l'acqua più vicina allo scarico viene attirata verso una zona di convergenza (lo scarico) lungo tutte le direzioni. Focalizziamoci su una direzione (anche detta linea di convergenza) e immaginiamo che l’acqua sia costituita da una serie di strati sovrapposti. Mentre l'acqua si muove verso lo scarico si trascina per viscosità l'acqua dello strato superiore, ma la frizione fa in modo che quest’ultima non possa seguire esattamente la stessa direzione dell'acqua sotto. La linea di convergenza superiore devia leggermente - verso destra o verso sinistra, in funzione della conformazione dello scarico e della rotazione impressa inizialmente. Si innesca, così, il moto rotatorio, ma non c'è nessun verso di rotazione preferenziale. La rotazione è determinata dall’inerzia che induce l'acqua nel lavello a mantenere il senso di rotazione iniziale. Tuttavia, uscendo dal nostro lavandino e tornando alla tromba marina, è anche vero che la maggior parte delle trombe marine ruotano in senso antiorario!
Ma la famosa forza di Coriolis non c’entra? Non c’entra in maniera diretta. La tromba marina è troppo concentrata nello spazio e nel tempo per esserne influenzata.
Allora perché la maggior parte delle trombe marine ruotano in senso antiorario? Trombe marine e tornado si formano quando ci sono le condizioni giuste per i temporali. Questi si verificano in seno ad una più vasta zona di bassa pressione, ed è la zona di bassa pressione che gira in senso antiorario a causa della forza di Coriolis. In tal modo si impartisce il senso di rotazione iniziale alla tromba marina. A volte, però, il temporale ha una natura così locale da essere disconnesso dai sistemi a più grande scala, come appunto le basse pressioni. In questo caso la tromba marina può iniziare il senso di rotazione in qualunque direzione. Da notare come temporali molto locali hanno solitamente troppa poca energia e difficilmente sono accompagnati dalla corrente a getto. Quindi, difficilmente producono trombe marine. Questo spiega come mai la maggior parte delle trombe marine ruotano in senso antiorario nel nostro emisfero.
E la famigerata “coda di ratto”? Si forma perché l'aria fredda che si riversa nella zona discensionale viene risucchiata dalla zona ascensionale dove si trova la tromba marina. L'aria che viene risucchiata, essendo fredda, fa condensare l'umidità in risalita ad altezza inferiore rispetto al resto della nube, creando la “coda”.
 |
| Tromba marina con morfologia "coda di ratto". |
Quanto dura una tromba marina? Pochi minuti. Mezz’ora massimo. Può esaurirsi perché la sua base incontra una zona d’aria fredda (e.g. legata alla presenza di una corrente marina fredda, o legata alla presenza di vegetazione, quando si parla di un tornado). Oppure la corrente a getto si è spostata.
Quindi vengono a mancare quelle condizioni che generano l’instabilità alla base e in cima. Esatto.
Nel video vediamo che la tromba marina è accompagnata dalla grandine. I due fenomeni sono correlati? Ricordiamo che, in generale, la grandine si forma quando le gocce d’acqua sono immerse in aria fredda e sono intrappolate in una corrente che le porta su e giù. Durante questo ciclo si forma il granello di ghiaccio - che cresce quando entra in contatto con le gocce d’acqua presenti nell’ambiente circostante. Più a lungo il granello è intrappolato nella corrente, più cresce. A un certo punto diventa così pesante che la corrente ascensionale non riesce più a sorreggerlo, e cade. Le condizioni che generano la tromba marina sono, a volte, quelle giuste per indurre la grandine. Ma non si verificano sempre.
L’inquinamento e le attività antropiche hanno un ruolo nella formazione di tornado e trombe marine? E’ un tema attualmente molto discusso. Certamente possiamo dire che la cementificazione crea condizioni favorevoli per la formazione di tornadi. Come si diceva sopra, serve una bolla d’aria calda vicino alla superficie terrestre. Cemento e asfalto sono perfetti in questo.
Gli alberi, dunque, ci salveranno? La vegetazione mitiga il fenomeno, ma i tornado ci sono sempre stati. Diventano, però, più distruttivi a causa del riscaldamento globale perché c’è più energia e umidità per alimentarli. Inoltre, gli aerosol presenti nell’aria inquinata creano molti nuclei di condensazione, producendo molte goccioline d’acqua non pesanti a sufficienza per cadere. Queste rimangono in sospensione fino a quando l'umidità sale a tal punto che cadono tutte insieme inducendo mini alluvioni.
Stiamo parlando delle famigerate bombe d’acqua? Proprio loro.
E’ possibile predire la formazione di una tromba marina? Difficile. Sono fenomeni molto concentrati nel tempo e nello spazio (durano pochi minuti e interessano aree molto piccole). Possiamo solo dire quando è probabile che si formino. E tipicamente i nostri modelli non hanno la risoluzione necessaria per questi eventi.
Abbiamo cominciato questa intervista ricordando l’antica usanza dei pescatori di “tagliare” la coda di ratto con formule e preghiere. Concludiamo con uno sguardo al presente e al futuro. Esistono tecniche che permettono di dissolvere una tromba marina? Bisognerebbe destabilizzare le correnti che la alimentano. Nel settore agricolo si prova ad usare cannoni acustici contro i tornadi: “sparano” un’onda acustica che dovrebbe perturbare le correnti, ma non hanno la potenza necessaria per riuscirvi. La loro valenza è praticamente uguale alle formule marinare.
Cioè nulla. Infatti. L’approccio più promettente consiste nell’inseminare chimicamente la parte superiore della nube (si è fatto con gli uragani) in modo che si scaldi a causa di reazioni esotermiche (cioè che liberano calore). In tal modo si perde l'instabilità dovuta alla presenza di aria fredda sopra e aria calda alla base. Ma ci devi arrivare sopra una nube così instabile senza precipitare!
Grazie per le delucidazioni! Figurati, alla prossima.
Video: Giovanni Scirocco
Foto: Tindaro Buzzanca
Consulenza folkloristica: Prof. Rosalia Perlungo
Intervista e testi: Davide Lena e Giusy Pizzo
===============================================
Video: Giovanni Scirocco
Foto: Tindaro Buzzanca
Consulenza folkloristica: Prof. Rosalia Perlungo
Intervista e testi: Davide Lena e Giusy Pizzo
