Un temporale di calore, detto anche temporale termoconvettivo, è un temporale il cui innesco è dovuto principalmente al riscaldamento diurno della superficie terrestre da parte della radiazione solare, in assenza di forzanti dinamiche di scala sinottica quali il passaggio di un fronte o l'afflusso di aria fredda in quota. Si tratta di fenomeni tipici del semestre caldo e delle ore centrali e pomeridiane della giornata, generalmente costituiti da una singola cella convettiva di durata limitata.
Terminologia
L'espressione è di uso corrente sia nella pubblicistica meteorologica sia nella documentazione tecnica dei servizi meteorologici italiani, che distinguono i temporali in base alla forzante che ne determina l'innesco: il transito di strutture frontali, l'ingresso di aria fredda in quota o il forte riscaldamento degli strati bassi dell'atmosfera.
La distinzione ha una lunga tradizione nella letteratura meteorologica. Già nel 1922 Charles F. Brooks dedicava una trattazione specifica al local, or heat, thunderstorm sulle pagine del Monthly Weather Review.
Il termine non coincide esattamente con l'inglese air-mass thunderstorm, talvolta reso in italiano come temporale di massa d'aria. Quest'ultimo designa infatti una categoria definita sulla base dell'organizzazione convettiva — presenza di energia potenziale convettiva disponibile associata a valori molto bassi di shear verticale del vento — piuttosto che sulla base del meccanismo di innesco, che nell'accezione anglosassone può essere anche frontale o dovuto a convergenza nei bassi strati.
Meccanismo di formazione
L'assorbimento della radiazione solare da parte del suolo ne determina il riscaldamento, che si trasmette per conduzione e per rimescolamento turbolento agli strati d'aria a contatto. Il riscaldamento disomogeneo della superficie, legato alle differenze di albedo, di copertura vegetale, di contenuto idrico del terreno e di esposizione, produce la formazione di bolle d'aria più calde e quindi meno dense dell'ambiente circostante, che tendono a risalire.
Durante la risalita, la bolla d'aria si espande e si raffredda secondo una trasformazione adiabatica. Se il contenuto di vapore acqueo è sufficiente, il raffreddamento porta al raggiungimento della saturazione e alla condensazione, con formazione di un cumulo; il calore latente rilasciato nel processo alimenta ulteriormente il moto ascendente. In condizioni di sufficiente instabilità la nube può accrescersi in verticale fino allo stadio di cumulonembo e dare luogo a fenomeni temporaleschi.
Perché la convezione si sviluppi non è però sufficiente la presenza di energia potenziale convettiva disponibile (CAPE): occorre che la particella d'aria superi lo strato di inibizione presente nei bassi strati, quantificato dall'energia di inibizione convettiva (CIN), e raggiunga il livello di libera convezione. La temperatura che il suolo deve raggiungere perché ciò avvenga viene detta temperatura di innesco e può essere stimata a partire dal profilo termodinamico rilevato dal radiosondaggio; tanto minore è la CIN da vincere, tanto più probabile è l'innesco.
Il sollevamento può essere favorito da fattori locali quali l'orografia, che oltre a costituire un ostacolo fisico costituisce una sorgente di calore in quota, e le circolazioni di brezza, che generano linee di convergenza nei bassi strati.
Ciclo di vita
Il modello concettuale di riferimento per il ciclo di vita della singola cella temporalesca è quello elaborato da Horace R. Byers e Roscoe R. Braham nell'ambito del Thunderstorm Project statunitense, sulla base di attraversamenti di temporali effettuati con aeromobili e di osservazioni radar. Il modello individua tre stadi successivi:
Stadio di cumulo: la cella è dominata da una corrente ascendente che ingloba aria dall'ambiente circostante per entrainment; non si registrano ancora precipitazioni al suolo. Stadio di maturità: la precipitazione è in atto e una porzione rilevante della cella è occupata da una corrente discendente, mentre il moto ascendente persiste in parte della cella ai livelli bassi e intermedi e nella sua sommità. La nube raggiunge la massima estensione verticale e sviluppa l'incudine. È lo stadio in cui l'attività elettrica e i fenomeni al suolo sono più intensi. Stadio di dissipazione: i moti discendenti prevalgono in tutta la cella; l'aria fredda che si espande al suolo taglia l'afflusso di aria umida che alimentava la corrente ascendente, privando la cella della propria sorgente di energia.
Nel caso di celle isolate la durata complessiva del ciclo è dell'ordine di alcune decine di minuti.
Ciclo diurno e stagionale
Essendo l'innesco legato al riscaldamento della superficie, i temporali di calore presentano un marcato ciclo diurno, con formazione prevalente nelle ore centrali e pomeridiane, e un ciclo stagionale concentrato nel semestre caldo.
Un'analisi condotta da MeteoSvizzera e dall'Università di Berna sulla regione alpina, basata sul tracciamento radar di oltre temporali ordinari e temporali grandinigeni nel periodo 2002-2017, ha evidenziato che nelle ore diurne le celle si innescano prevalentemente sui rilievi prealpini per poi spostarsi verso quote più elevate, mentre nelle ore notturne il movimento prevalente è dalle aree pedemontane verso le pianure.
Lo stesso studio segnala che in alcune annate la frequenza di innesco risulta distribuita in modo pressoché uniforme nell'arco delle ventiquattro ore, senza un ciclo diurno riconoscibile: circostanza che indica come la circolazione di brezza monte-valle non costituisca in ogni situazione il meccanismo di innesco prevalente.
Distribuzione geografica
Nella regione alpina i temporali ordinari si formano con maggiore frequenza lungo le fasce pedemontane a nord e a sud della catena, mentre gli inneschi nel cuore del massiccio sono rari; le poche celle che si sviluppano in prossimità della cresta principale hanno vita breve.
Un'analisi della fulminazione nube-suolo condotta sui dati della rete italiana SIRF, parte della rete europea EUCLID, per il periodo 2000-2018 ha individuato i massimi di densità di scariche nell'Italia nordorientale, lungo la fascia costiera ligure centro-orientale e lungo il settore alpino centro-occidentale.
La medesima analisi evidenzia un'inversione stagionale nella ripartizione dell'attività elettrica fra terraferma e mare: in autunno e in inverno le scariche prevalgono sulle superfici marine, mentre in primavera e in estate prevalgono sulla terraferma, con un rapporto complessivo prossimo all'unità sull'intero periodo considerato. Tale comportamento è ricondotto alla diversa inerzia termica delle due superfici, con il mare che si riscalda più lentamente nel passaggio dalla stagione fredda a quella calda.
Fenomeni associati e pericolosità
I fenomeni associati comprendono l'attività elettrica, i rovesci di pioggia di forte intensità e breve durata, le raffiche di vento connesse all'espansione al suolo della corrente discendente e, in presenza di sufficiente sviluppo verticale, la grandine.
Sebbene i temporali di calore siano generalmente meno intensi di quelli organizzati in sistemi multicellulari o in supercelle, la loro pericolosità non è trascurabile. Le raffiche possono provocare la rottura di rami e l'abbattimento di alberi; le precipitazioni intense possono dare luogo ad allagamenti e, lungo i versanti acclivi, a movimenti franosi, nonché a improvvise onde di piena nei corsi d'acqua minori.
Il profilo di rischio dipende dalla velocità di spostamento della cella: nei temporali in rapido movimento prevalgono i pericoli legati alle raffiche e alla grandine, mentre nei temporali lenti o stazionari il pericolo principale è costituito dalle precipitazioni intense concentrate su un'area ristretta.
Il rischio di fulminazione riguarda in particolare chi si trova all'aperto in ambiente montano, dove la formazione pomeridiana delle celle interseca la frequentazione escursionistica; le raccomandazioni dei servizi meteorologici indicano di evitare le posizioni esposte quali cime, creste, alberi isolati, pali e tralicci, oltre ai corsi d'acqua e alle superfici aperte.
Previsione e nowcasting
La previsione deterministica del singolo temporale di calore presenta difficoltà intrinseche: la scala spaziale del fenomeno è ridotta e l'innesco dipende da disomogeneità della superficie e da circolazioni locali che i modelli a scala sinottica non risolvono. I servizi meteorologici rilevano che non è possibile prevedere con precisione e con numerose ore di anticipo l'intensità, il luogo e l'ora esatti di un temporale, mentre è possibile individuare le giornate e le aree in cui le condizioni sono favorevoli allo sviluppo.
La previsione a brevissima scadenza, o nowcasting, si basa sull'integrazione in tempo reale dei dati provenienti dal radar meteorologico, dai satelliti, dalle reti di rilevamento dei fulmini e dalle stazioni di misura al suolo, combinati con i modelli numerici. I dati satellitari risultano particolarmente utili nella fase iniziale di formazione della nube, quando le precipitazioni non sono ancora presenti; i dati radar intervengono successivamente fornendo informazioni su intensità della precipitazione e formazione di idrometeore.
Sul piano diagnostico, la stima della temperatura di innesco a partire dal radiosondaggio del mattino costituisce uno strumento operativo per valutare se il riscaldamento atteso nel corso della giornata sarà sufficiente a innescare la convezione.
Distinzione dalle altre tipologie
La classificazione dei temporali può essere condotta secondo due criteri distinti, che si sovrappongono solo parzialmente: il meccanismo di innesco e il grado di organizzazione convettiva.
Rispetto al primo criterio, il temporale di calore si distingue dal temporale frontale, innescato dal sollevamento forzato lungo una superficie frontale, dal temporale orografico, in cui il sollevamento è imposto dal rilievo, e dai temporali associati all'afflusso di aria fredda nella media troposfera, nei quali la destabilizzazione della colonna d'aria deriva dall'aumento del gradiente termico verticale anziché dal riscaldamento della superficie.
Rispetto al secondo criterio, i temporali di calore si presentano tipicamente come celle isolate o come aggregati di celle scarsamente organizzati, poiché il debole shear verticale del vento che caratterizza le situazioni di forzante puramente termica non consente la separazione spaziale fra corrente ascendente e corrente discendente necessaria a sostenere strutture più durature quali i sistemi multicellulari e le supercelle.
Note
Bibliografia
Voci correlate Temporale Cumulonembo Energia potenziale convettiva disponibile Fulmine Raffica discendente
Collegamenti esterni
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