Euro Nautica

Meteorologia tornado

Istituto Tecnico Nautico "Artiglio" - Viareggio

Fenomeni violenti nell'atmosfera tornado

a cura di
Nicola Dinelli e Gian Luca Marchetti o

Introduzione
o Alcune statistiche
o Come si presentano
o Dove e quando si formano
o Come si formano
o Effetti prodotti
o Individuazione e misure protettive

Introduzione
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I tornado sono vortici depressionari di breve durata dove i venti possono raggiungere velocità molto elevate, superiori ai 300¸400 Km/h; questi fenomeni avvengono essenzialmente nelle zone pianeggianti degli Stati Uniti e dell'Australia e si sviluppano sotto le grandi nubi temporalesche (cumulonembi).
Un tornado medio ha un diametro di 100¸200 m, si sposta sulla superficie terrestre ad una velocità di alcune decine di Km/h e dura pochi minuti.
Pur avendo una breve durata, sono in grado di distruggere tutto quello che incontrano sul loro percorso a causa delle violente correnti ascensionali e dei venti fortissimi al loro interno.
Sono stati segnalati dei tornado "mostri", fortunatamente piuttosto rari, con diametri superiori al miglio (circa 1,6 Km) e con durate uguali o superiori all'ora.
La velocità sul suolo oscilla tra i 30 e gli 80 km/h, con punte di 110 Km/h per cui la zona colpita può essere piuttosto ampia anche nel caso in cui il fenomeno duri pochi minuti.
La caratteristica più impressionante dei tornado è l'elevata velocità del vento che raramente supera i 400 Km/h, tuttavia qualche esperto ha parlato di punte di 800 Km/h; fortunatamente nella maggior parte dei casi la velocità è inferiore ai 180 Km/h.



Aspetto tipico di un tornado USA
Località Cordell (Oklahoma), 22-05-1981 (da NOAA Photo Library)

Ovviamente tali velocità sono soltanto stimate, non essendoci strumenti in grado di misurarle direttamente e di resistere all'impatto con tali venti; le stime sono state effettuate dagli esperti in base ad un'attenta osservazione degli effetti prodotti e delle riprese cinematografiche effettuate.
Per lo stesso precedente motivo, mancano misure esatte della pressione al centro dei vortici; tuttavia sono state stimate diminuzioni di 200 hPa, ossia il 20% del valore normale della pressione atmosferica (si ricorda che 1 hPa = 100 Pascal e che la pressione normale al livello del mare è 1013 hPa, equivalenti a 760 mm di mercurio).
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Alcune statistiche
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Nella tabella sono riportati alcuni dati statistici, validi per i territori degli Stati Uniti, da cui risulta che i tornado più deboli sono quelli più frequenti (vedi "tornadoes... Nature's Most Violent Storms")

Tipi	Debole	Forte	Violento
Percentuale sul totale dei tornado	69%	29%	2%
Percentuale morti provocate	Meno del 5%	Circa il 30%	70%
Durata (minuti)	1-10	20 o più	Anche oltre 60
Velocità vento (Km/h)	Meno di 180	180-330	Maggiore di 330

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Come si presentano
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Hanno l'aspetto simile ad una proboscide che si estende dalla base delle nubi verso il suolo. Molte volte però la proboscide non raggiunge la terra e tende invece ad oscillare su e giù varie volte prima di scomparire.
L'aspetto del tornado completamente sviluppato, cioè quando raggiunge il massimo della potenza e l'aspetto esteriore è definito, può avere diverse forme. A volte assomiglia ad un imbuto cioè largo in alto e va man mano stringendo il proprio diametro verso il basso. In altre situazioni ha l'aspetto di una lunga fune, strettissima e ondulata assumendo le forme più strane.

Tipico aspetto di un tornado USA
(da "Tornadoes - University of Illinois")

Generalmente i confini esterni di molte proboscidi sono ben distinti, ma certe volte si presentano come un insieme di nubi e di polvere dai contorni non ben distinguibili.
Ciò che appare evidente come proboscide non è altro che una nube di goccioline d'acqua mescolate a polvere e rottami. Queste goccioline si formano perché la bassa pressione interna alla proboscide causa un'espansione e di conseguenza un raffreddamento dell'aria determinando un aumento d'umidità relativa e della condensazione.
Questo è lo stesso procedimento che si ha nella formazione delle nubi.
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Dove e quando si formano
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I tornado possono verificarsi in molte parti del mondo, tuttavia le regioni degli Stati Uniti, comprese fra tra le Montagne Rocciose e gli Appalacchi, sono quelle maggiormente colpite. I meteorologi americani hanno definito "Tornado Alley" la fascia di territorio in cui essi sono più frequenti; tale fascia comprende parte del Mississippi, l'Ohio e parte del Missouri.
Essi si possono verificare in qualsiasi momento dell'anno, ma con una maggiore frequenza in primavera e all'inizio dell'estate. Nei primi mesi dell'anno, Marzo e Aprile, sono più vicini alla costa del golfo del Messico per poi, con l'avanzare dell'anno, spostarsi verso Nord a causa, molto probabilmente, del movimento delle masse d'aria verso settentrione che sono propizie alla formazione dei tornado.
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Come si formano
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Il primo passo nella creazione dei tornado è la formazione di un temporale, soltanto se le condizioni sono idonee, si può avere successivamente lo sviluppo di uno o più tornado. Una delle condizioni favorevoli è data da un flusso di aria secca che scorre sopra uno strato di aria caldo-umida; l'aria secca proviene da sud-ovest dopo essere transitata sopra le Montagne Rocciose e ad una quota di circa 3000 m, l'aria umida ha invece origine sugli oceani tropicali ed arriva da sud o da sud-est ad una quota di circa 1000¸1500 m.
Sono noti i meccanismi con cui si formano le grandi nubi temporalesche (vedi I temporali). Forti movimenti convettivi portano aria umida fino ai limiti superiori della troposfera, ad altezze di 10¸15 Km; lungo la rapida salita il vapore acqueo, a secondo della quota, condensa in minutissime goccioline o sublima in piccoli cristallini di ghiaccio formando il cumulonembo.
Le precipitazioni, sottoforma di pioggia o di grandine, sono l'ulteriore passo nella vita di un temporale; in particolare una forte grandinata è sempre uno degli elementi che precede l'eventuale formazione di tornado anche se tale evento non ne è certamente la vera causa.
Le osservazioni degli esperti hanno stabilito la stretta correlazione tra la formazione dei tornado e l'afflusso di aria secca in quota sopra uno strato di aria caldo-umida all'interno di un temporale. Tale situazione normalmente crea una condizione di inversione termica che tende a bloccare i piccoli movimenti ascensionali di aria calda; se qualche particolare meccanismo produce però il sollevamento di grandi masse d'aria, si crea una situazione di forte instabilità che rende ancora più violento il temporale. Non estranea ad innescare tale condizione è probabilmente l'azione di "pompaggio" verso l'alto esercitata da una corrente a getto a bassa quota (oltre i 7¸8 Km).
I tornado si formano nell'aria che genera i temporali, all'interno delle correnti ascensionali. I più forti si verificano spesso vicino ai bordi delle correnti ascensionali, non molto lontano dove l'aria è discendente all'interno del temporale. Infatti la pioggia, o la grandine, in caduta trascina l'aria verso il basso provocando una corrente discendente che rende le precipitazioni molto violente; tali fenomeni precedono di poco il verificarsi dei tornado.
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Effetti prodotti
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Negli Stati Uniti si hanno in media 800 tornado in un anno, con 80 morti e 1550 feriti. I più violenti tornado sono capaci di enormi distruzioni lungo il loro percorso, ampio anche più di 1,5 Km e lungo oltre 80 Km.
I forti venti possono causare il sollevamento e lo spostamento di interi edifici, di autocarri, automobili ecc.; spesso trasportano tali oggetti per un lungo tratto prima di depositarli più o meno delicatamente o anche violentemente se la forza sostentatrice cessa bruscamente.
La pioggia intensissima e la grandine, che spesso precedono il tornado, tendono ad indebolire il suolo per cui gli alberi vengono facilmente sradicati dal vento e trascinati lungo il percorso del tornado causando molti dei danni maggiori.


Il tornado sta per colpire
Località Dimmitt (Texas) 2-06-1995 H.Richter (NOAA Photo Library)

Un altro degli effetti più devastanti è quello causato dalle esplosioni delle abitazioni a causa del repentino abbassamento della pressione all'esterno. La pressione interna agli edifici, specie se le porte e le finestre sono chiuse, scende molto lentamente per cui si possono creare differenze di pressione tra l'interno e l'esterno tali da causare il sollevamento dei tetti o la vera e propria esplosione degli edifici. Uno dei consigli dato dagli esperti è quello di lasciare le finestre aperte dal lato opposto al tornado per permettere all'aria interna di riversarsi all'esterno.
I meteorologi hanno adottato una scala per la valutazione dei tornado, proposta da T. Theodore Fujita; tale scala usa sei gradi (da 0 a 5) ed è basata sulla forza del vento e sui danni prodotti da esso.

Grado	Danni	Velocità vento in miglia/h	Velocità vento in Km/h	Tipo tornado
F-0	leggeri	Fino a 72	Fino a 116	debole
F-1	moderati	73-112	116-180	debole
F-2	considerevoli	113-157	181-253	forte
F-3	forti	158-206	254-332	forte
F-4	devastanti	207-260	333-418	violento
F-5	incredibili	Oltre 261	Oltre 418	violento

In realtà la scala è stata estesa oltre il quinto grado, fino a F-12, corrispondente ad una velocità dei venti pari a quella del suono. Tali valori sono puramente teorici. Esiste anche una scala più completa che tiene conto anche della lunghezza e della larghezza del percorso ("Fujita-Pearson Scale" in USA Today).
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Individuazione e misure protettive
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L'U.S. Weather Bureau lancia segnali di pericolo nel caso ci siano possibilità che si producano tornado; questi segnali sono riferiti ad aree molto estese per evitare sorprese poco piacevoli. Particolarmente efficace nel salvare molte vite umane, si è rivelato il radar Doppler, che consente di rilevare e seguire i tornado. A differenza dei normali radar, che sono in grado di misurare soltanto la distanza e la direzione di un bersaglio, il radar Doppler è in grado di misurare anche la velocità dei venti.
Nelle zone particolarmente colpite vengono generalmente date delle istruzioni per fronteggiare alla meglio tali fenomeni, come, ad esempio,:

* correre negli appositi rifugi antitornado che sono stanze sotterranee in cemento armato o cantine puntellate con travi. In mancanza di tali rifugi si suggeriscono le stanze più interne al piano terreno.
* Non stare vicini alle finestre ed aprirle sul lato della casa sotto vento per evitare le esplosioni causate dallo sbalzo di pressione. La sola cosa possibile per sperare di salvarsi è quella di appiattirsi il più possibile nel punto più basso che si trova riparandosi la testa.
* Uscire dalle automobili o dai camper e cercare un rifugio più sicuro. In genere viene sconsigliato di cercare di aggirare un tornado in auto a causa dell'imprevedibilità della sua traiettoria, tuttavia se non è disponibile un rifugio la fuga in auto può essere l'unica possibilità.
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