IL CICLONE TROPICALE – L’Uragano

Pubblicato: 28 ottobre 2010 in Meteorologia

Il Ciclone Tropicale – L’Uragano

Un ciclone tropicale è una sistema tempestoso caratterizzato da un largo centro di bassa pressione e da numerosi temporali che producono forti venti e pesanti piogge. Questi cicloni si ingrossano grazie al calore liberato dall’aria umida che evapora, con conseguente condensazione del vapore acqueo. Sono diversi da altre tempeste proprio perché hanno un diverso meccanismo di alimentazione del calore. I cicloni tropicali, per questo, si formano vicino all’equatore, a circa 10° di latitudine di distanza da esso. In relazione all’entità e alla zona di formazione di un ciclone tropicale, esso è chiamato in modo diverso: uragano, tifone, tempesta tropicale, tempesta ciclonica, depressione tropicale o semplicemente ciclone.

I cicloni tropicali sono classificati dentro tre grandi categorie basate sulla intensità: depressioni tropicali, tempeste tropicali, e un terzo gruppo di tempeste più intensive, di cui il nome dipende in base alla regione. Per esempio, se una tempesta tropicale ha luogo nel Pacifico nord-occidentale e raggiunge venti dell’entità di un uragano sulla scala di Beaufort, prende il nome di “tifone”; se una tempesta tropicale della stessa entità si verifica invece nel Bacino del Pacifico del nord-est viene chiamato “uragano”. I termini “uragano” e “tifone” non sono usati nell’emisfero meridionale o nell’Oceano Indiano. In questi bacini prendono il nome di cicloni. Quindi a seconda della regione vengono usati termini diversi per descrivere i cicloni tropicali con venti massimi sostenuti che superano i 33 m/s (63 nodi o 117 km/h):

1) Uragano: nell’Atlantico settentrionale e nel Pacifico settentrionale a est della linea del cambiamento di data;

2) Tifone: nel Pacifico settentrionale a ovest della linea del cambiamento di data;

3) Ciclone: con l’accompagnamento di aggettivi vari (per esempio: tropicale) nelle altre aree.

A) La depressione tropicale è un sistema di nubi e temporali dove i venti raggiungono la velocità massima di 63 km/h. Non c’è un “occhio” e non sono organizzati a spirale, come di solito avviene nei cicloni. Vi è comunque un’area di bassa pressione da cui prende il nome “depressione”.

B) I Tifoni sono depressioni, cioè aree con una pressione atmosferica molto bassa, con estensione di qualche centinaio di chilometri, che provocano violenti venti, abbondanti precipitazioni e pesanti inondazioni lungo le coste. I tifoni si formano unicamente sul mare penetrando marginalmente all’interno dei continenti, dove rapidamente si attenuano, e sono tipici dei mari tropicali. I tifoni si formano alla fine dell’estate e in autunno quando sui mari staziona aria calda e umida per via delle più alte temperature raggiunte dall’acqua.

Gli uragani si formano quando l’energia liberata dalla condensazione del vapore nelle correnti ascendenti causa un ciclo di auto-amplificazione. L’aria si scalda, salendo di più, e ciò incrementa la condensazione. L’aria che fuoriesce dalla sommità di questo “camino” ridiscende verso il basso sotto forma di venti potenti. Strutturalmente, un ciclone tropicale è un grande sistema di nuvole, vento e attività temporalesca in rotazione. La sua fonte primaria di energia è il “calore sensibile” o diretto proveniente dalla superficie marina e la liberazione del calore di condensazione da parte del vapore acqueo che si condensa a quote elevate nelle imponenti nubi temporalesche. In ultima analisi, quest’energia deriva direttamente dal Sole, che produce l’evaporazione dell’acqua marina; l’energia solare viene immagazzinata durante la fase di evaporazione e liberata durante la successiva fase di condensazione. Perciò, un ciclone tropicale può essere visto come un gigantesco motore termico verticale, mosso da forze fisiche come la gravità e la rotazione della Terra.

 

La condensazione aumenta l’instabilità verticale, determinando il calo di pressione e facendo aumentare l’intensità dei venti che a loro volta favoriscono l’ulteriore evaporazione e la condensazione stessa, con un meccanismo che si auto-amplifica finché esiste la fonte di energia che lo alimenta – l’acqua calda. Fattori come il continuo squilibrio nella distribuzione delle masse d’aria contribuiscono al bilancio energetico del ciclone. La rivoluzione orbitale della Terra pone il sistema in rotazione e ne influenza inoltre la traiettoria. Per la formazione di un ciclone tropicale occorrono una perturbazione meteorologica preesistente capace di favorire la divergenza d’aria in quota e la convergenza al suolo, un oceano tropicale caldo (temperatura superiore ai 26-27 °C), e venti relativamente leggeri in alta quota. La condensazione come forza motrice è il tratto distintivo dei cicloni tropicali rispetto ad altri fenomeni meteorologici, e il fatto che essa sia più forte nei climi tropicali costituisce la ragione per cui queste strutture si originano ai tropici. Per contro, i cicloni delle medie latitudini traggono la loro energia principalmente dai gradienti termici orizzontali preesistenti nell’atmosfera.

Per alimentare il suo meccanismo termico, un ciclone tropicale deve rimanere al di sopra di acque calde, che forniscono l’umidità atmosferica necessaria. Quando un ciclone tropicale passa sopra la terraferma, la sua intensità diminuisce rapidamente declassandosi a semplice depressione; salendo di latitudine e trovando acque più fredde si trasforma in un comune ciclone extratropicale. Alcuni scienziati hanno stimato che l’energia termica rilasciata da un uragano sia compresa tra 50 e 200 trilioni di watt (50-200mila GW) – circa l’energia generata dall’esplosione di una bomba atomica da 10 megatoni ogni 20 minuti. Il movimento più importante delle nubi è verso il centro con un movimento tipico a spirale creando imponenti barriere di nubi che si innalzano fino alla tropopausa; i cicloni tropicali sviluppano anche un movimento in senso opposto ad alta quota, costituito dalle nuvole (cirri) formate con il vapore condensato che viene espulso in alto dal “camino”. La presenza di questi cirri ad alta quota può essere il primo segno dell’arrivo imminente di un uragano. La formazione dei cicloni tropicali è oggetto di ricerche tuttora in corso e non è ancora perfettamente spiegata. Comunque, si è capito che sono necessari cinque fattori concomitanti:

1) Temperatura del mare al di sopra di 26.5 °C dalla superficie a una profondità di almeno 50 m per garantire un apporto di energia duraturo.

2) Condizioni nell’atmosfera superiore tipiche della formazione di temporali. La temperatura dell’atmosfera deve diminuire rapidamente con l’altezza e la media troposfera deve essere relativamente umida.

3) Una perturbazione meteorologica preesistente, di solito un fronte tropicale, perturbazione temporalesca priva di rotazione che attraversa gli oceani tropicali.

4) Una distanza di circa 10° o più in latitudine dall’Equatore, in modo che l’ effetto Coriolis sia abbastanza importante da innescare la rotazione del ciclone. (La più forte tempesta tropicale di tipo ciclonico che non ha rispettato questo limite è stato l’uragano Ivan, nel 2004, che ha avuto origine alla latitudine di 9,7°N.)

5) Assenza o presenza ridotta di componenti di ‘taglio nel vento (shear ovvero cambiamenti importanti di velocità o direzione del vento con la quota). Questi cambiamenti possono spezzare la struttura verticale di un ciclone tropicale. Tuttavia, esistono casi di cicloni tropicali che si sono formati senza rispettare tutte le condizioni suddette.  Un forte ciclone tropicale è composto dai seguenti componenti:

1) Bassa superficie: Tutti i cicloni tropicali ruotano attorno ad un’area di bassa pressione atmosferica vicino la superficie della Terra. Le pressioni registrate al centro di cicloni tropicali sono tra le più basse che si realizzano sulla superficie terrestre al livello del mare.

2) Nucleo caldo: I cicloni tropicali sono caratterizzati e guidati dal rilascio di grosse quantità di calore latente di condensazione poiché l’aria densa sale verso l’alto e si condensa il suo vapore acqueo. Questo calore è distribuito verticalmente, attorno al centro della tempesta. Cosicché, ad una certa altitudine (fatta eccezione per la zona vicino alla superficie dove la temperatura dell’acqua influenza la temperatura dell’aria) l’ambiente all’interno del ciclone è più caldo rispetto alle zone esterne intorno ad esso.

A livello mondiale, l’attività dei cicloni tropicali ha un picco a fine estate quando le temperature dell’acqua sono più alte. Peraltro, ogni bacino ha il suo specifico andamento stagionale. Nell’Atlantico Settentrionale, gli uragani si concentrano nel periodo giugno-novembre, con un picco tra la fine di agosto e tutto settembre (il picco statistico medio cade il 10 settembre). Il Pacifico nord-orientale ha un periodo di attività più ampio, ma simile all’Atlantico. Il Pacifico nord-occidentale vede cicloni tropicali tutto l’anno, con un minimo a febbraio e un picco all’inizio di settembre. Nell’Oceano Indiano settentrionale, i cicloni tropicali sono più frequenti da aprile a dicembre, con picchi a maggio e novembre. Nell’emisfero australe, l’attività dei cicloni tropicali comincia alla fine di ottobre e finisce a maggio, con un picco tra la metà di febbraio e i primi giorni di marzo. A livello mondiale, si formano in media 80 cicloni tropicali all’anno.

La maggior parte dei cicloni tropicali si generano nella fascia di latitudini di intensa attività temporalesca chiamata zona di convergenza intertropicale. Si può affermare che la quasi totalità dei cicloni ha origine tra i 10 e i 30 gradi di latitudine, l’87% di essi addirittura a meno di 20 gradi. Poiché è l’effetto (o la forza) di Coriolis a iniziare e a mantenere la rotazione dei venti all’interno del ciclone, questo ne impedisce la formazione a latitudini inferiori ai 10 gradi, dove tale forza è debole. È possibile la formazione in questa zona, qualora vi sia un’altra sorgente di rotazione iniziale. Questa condizione, alquanto rara, fa si che tali cicloni abbiano una frequenza secolare al massimo. L’uragano Ivan del 2004 è una di queste rarità. Una combinazione di preesistente instabilità, divergenza ai livelli alti della troposfera e intrusioni di aria fredda di origine monsonica hanno portato all’origine nel 2001 al Tifone Vamei a solo 1,5 gradi di latitudine. È stimato che questa occasionalità si possa verificare una volta ogni 400 anni.

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