La supercella

La formazione di una supercella richiede un particolare concomitanza di eventi.
Infatti le supercelle sono fenomeni relativamente rari da noi e spesso il loro numero viene sovrastimato qualora si manifestino temporali violenti, tali da destare notevole impressione all’osservatore di turno. Una supercella ha un estensione geografica molto vasta (dell’ordine di centinaia di kmq) ed ha una vita autonoma che talvolta non è coerente con la circolazione nella media troposfera (deviazioni dalla direttrice di moto standard relativa alla sinottica generale indotta dalla forza di rotazione della supercella stessa).

Esaminiamo la sua formazione.

All’interno delle celle temporalesche il sistema delle correnti spesso non è ordinato secondo il classico schema della cella convettiva (correnti calde ascendenti e correnti fredde discendenti) a tal punto che ogni cellula temporalesca tende ad interferire con le correnti di una cellula adiacente. In questo caso si può dire che si disturbano a vicenda, impedendo così lo sviluppo di una singola cellula o cella altamente organizzata. Ma se si dovessero creare le condizioni per lo sviluppo di una sola singola cellula, allora il discorso cambierebbe completamente. In questo caso il cumulonembo che si sviluppa prende il nome scientifico di supercella ed è costituito solo da due sistemi di correnti su vasta scala. Le condizioni favorevoli allo sviluppo di supercelle possono essere così semplificate:

1) forte contrasto termico sulla verticale dell’area frontale (gradiente termico verticale), cioè tra la massa d’aria fredda in arrivo e quella caldo umida al suolo in fase di sollevamento. L’aria calda, leggera e umida, si scontra con aria più fredda, più pesante e secca e viene sollevata velocemente verso l’alto tanto più rapidamente quanto maggiore è la differenza di temperatura.

2) notevole riscaldamento del suolo favorito dal clima continentale delle grandi pianure tra le quali, sotto tale aspetto, può essere inclusa la Pianura Padana.

3) forte differenza dei valori igrometrici quota-suolo tra la massa d’aria entrante, costituita da aria secca, e quella in sollevamento, costituita da aria umida.

4) corrente a getto o jet stream in quota o quanto meno ai livelli medio-alti della troposfera, la quale contribuisce alla ciclogenesi nei bassi strati ed accelera la convezione favorendo così l’insorgere di grandinate e tornado.

5) wind shear: osservazioni dal vivo e simulazioni al computer suggeriscono che il cambiamento del vento con la quota (wind shear) nei bassi livelli favorisce la rotazione all’interno del cumulonembo. In particolare, se il vento è sufficientemente forte (almeno 50 km/h) e c’è un sufficiente wind shear verticale, fra i due strati d’aria che scivolano uno sull’altro (da direzioni diverse) si creano delle rotazioni orizzontali a forma cilindrica che di per sè sono innocue. Esse nascono anche quando i venti a diverse quote spirano dalla stessa direzione ma con intensità via via crescente con l’altezza. Tuttavia, l’eventuale comparsa di moti convettivi e successivamente dei temporali possono raddrizzare secondo un asse verticale questi cilindri in rotazione che verranno assorbiti dalla corrente ascensionale del temporale e fanno sì che essa cominci a ruotare minacciosamente. La rotazione si rafforza nel temporale e si organizza divenendo più stretta ma molto più intensa poichè gli updrafts diventano stretti e tesi a causa dall’accelerazione dell’aria ascendente a sua volta indotta dal wind shear. Oltretutto l’improvviso intervento in quota della corrente a getto determina un deciso aumento della convergenza al suolo (incontro di masse d’aria con differenti caratteristiche e provenienza), favorendo così lo sviluppo di un asse di rotazione all’interno del cumulonembo.

In tal modo l’updraft si trasforma in un mesociclone, alla cui estremità inferiore potrà comparire una minacciosa wall cloud (nube a muro) foriera di tornado. La rotazione del mesociclone quindi deriva dal trasferimento di vorticità positiva (capacità dell’aria a ruotare su un asse) dall’inflow all’updraft. Il potenziale per una rotazione è più alto quando l’aria entrando nel temporale gira nettamente sulla destra con l’altezza: ciò avviene grazie al wind shear positivo, ovvero al fatto che il sistema temporalesco si muove da W con un inflow da SE (tale inflow potrebbe essere anche il conveyor belt, in riferimento al livello medio-basso della troposfera). Abbiamo quindi venti al suolo da SE e venti in quota da W (wind shear positivo). Questi temporali sono più adatti a ruotare rispetto a quelli in cui l’inflow è allineato con la corrente in quota.

La supercella è un sistema autoalimentato poichè la rotazione favorisce la convezione e viceversa; nelle supercelle quindi non è presente la rigenerazione, fenomeno tipico dei precedenti tipi di temporali. Inoltre, per definizione, una supercella non è un temporale multicellulare: tuttavia la stessa supercella può contenere anche due mesocicloni.

Una volta che il temporale è completamente formato, esso agisce come una barriera alle correnti orizzontali incrementando la sua rotazione. Un’influenza finale arriva quando una fase più severa conduce un intenso downdraft che interagisce con l’updraft adiacente creando così un vortice più piccolo dentro il mesociclone: quest’ultima “spinta” a favore del mesociclone può essere osservata da lontano come una fase di burst (alla base del Cb) e di overshooting top (cupola al di sopra dell’incudine) che poi collassa. Allo stesso tempo, la corrente dietro il temporale viene deviata verso il terreno (Rear Flank Downdraft, RFD) ed essa inizia a spingere la flanking line in avanti e attorno al mesociclone, incrementando ulteriormente la rotazione. Quest’ultima fase può impiegare dai 10 ai 20 minuti dopo che la cupola del più intenso updraft si è ulteriolmente indebolita: tale aumento della rotazione è direttamente individuabile nella wall cloud, la quale vedrà aumentare il suo tasso di rotazione e dalla quale potrebbe anche svilupparsi un funnel cloud con l’eventuale progressione in tornado.

Poichè l’updraft ruota lentamente, esso può avvolgere parte del downdraft attorno a sè stesso, producendo un secondo e piccolo downdraft sull’altro lato del medesimo updraft. Questo involucro dell’outflow con le precipitazioni attorno all’updraft principale è visibile sul radar come un eco ad uncino (hook echo).

Riepilogando, le condizioni ideali per lo sviluppo dei temporali tornadici sono:

1) forte updraft che richiede a sua volta aria caldo-umida nei bassi strati

2) vento che gira verso destra con l’altezza (wind shear positivo)

3) forti venti alla sommità della nube (es. corrente a getto)

La prima differenza con le normali celle convettive è che tutto il cumulonembo del temporale a supercella ruota lentamente in senso antiorario, quindi con rotazione ciclonica nell’emisfero N. Le supercelle cioè contengono un mesociclone ovvero un ciclone a mesoscala (compreso in una scala di grandezza che va da 4 km a 400 km) prodotto dalla continua caduta di pressione all’interno del temporale che aumenta la velocità di rotazione della supercella stessa. Infatti l’avvicinarsi di una supercella è accompagnato da un discreto calo barico, poichè il moto rotatorio del sistema individua la presenza di un mesociclone da cui essa trae origine ed alimentazione. Tale moto rotatorio, estendendosi verso l’alto e verso il basso, viene a contatto con il terreno per generare vortici di diametro ancora minore ma estremamente distruttivi noti con il nome di tornado o trombe d’aria: proprio come un pattinatore sul ghiaccio che aumenta la velocità di rotazione se tiene le braccia attaccate al corpo, così il mesociclone può assottigliarsi alla base e aumentare la velocità, fino a diventare un tornado. Ormai si conoscono le cause che portano alla genesi del mesociclone, mentre resta più di qualche dubbio sulla nascita dei tornado: un’ipotesi è che il tornado nasca per attrito della parte inferiore del mesociclone con il suolo. La teoria VORTEX suggerisce che i tornado nascano dalla differenza di temperatura esistente tra l’aria del downdraft che circonda il bordo del mesociclone. In realtà, stando ai modelli matematici, sembra che i tornado violenti (F4-F5) si formino anche senza questi gradienti termici.

La seconda differenza consiste nel fatto che le correnti discendenti, invece di divergere all’esterno del temporale come outflow, vengono in parte richiamate all’interno grazie al mesociclone portando così alla formazione della wall cloud: teniamo presente comunque che non tutte le supercelle posseggono wall cloud.

La terza differenza è che i temporali a supercella possono rimanere bloccati per ore in zone geografiche precise prima di spostarsi o attenuarsi: in tali aree esistono quindi fenomeni di convergenza e di imbuto geografico. Le supercelle possono essere considerati temporali circoscritti, ma molto estesi.

Le supercelle possono collassare per un indebolimento del flusso in quota o per l’attenuazione o cambio di direzione del getto; allo stesso modo le supercelle si indeboliranno per un qualunque motivo o causa esterna che inibisca il windshear verticale favorevole (ad esempio l’intervento di un flusso tangenziale e rettilineo) oppure (ma sono casi rari) ad un indebolimento del flusso in quota in fase con una intensificazione di quello al suolo: in tal caso accade che con al suolo venti più forti che in quota venga stimolata la sudsibenza dei moti convettivi per accumulo di pressione negli strati superiori in diffusione verso il basso. Spesso supercelle in esaurimento passano alla fase di normale cella temporalesca prima di collassare.

Per saperne di più www.fenomenitemporaleschi.it
Autore : Alberto Gobbi