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Mostri dell’aria, i cicloni tropicali

livello elementare

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ARGOMENTO: OCEANOGRAFIA
PERIODO: na
AREA: METEOROLOGIA
parole chiave: cicloni, uragani, tempeste

harvey 2017

Nel 2108 Harvey ha continuato la stagione degli uragani nei Caraibi. Gli effetti, come abbiamo visto nelle news,  sono stati devastanti con un importante landfall che ha causato allagamenti in tutto il Texas. Oceanografi e meteorologi del NOAA temono che possa essere la peggiore stagione di uragani degli ultimi dieci anni, a causa dell’assenza del Niño ed il caldo anomalo nei Caraibi. Nel 2017, scrive la NOAA, “solo nelle prime nove settimane della stagione, ci sono state sei tempeste tropicali, metà di quelle che si verificano in una normale stagione di sei mesi e il doppio di quelle che si verificano entro metà agosto”. Se si pensa che la media stagionale di tempeste tropicali è di dodici di cui statisticamente la metà evolve in uragani, Harvey è il terzo ciclone tropicale della stagione 2018. Prima abbiamo visto Franklin, dal 9 al 10 agosto, e Gert, dal 14 al 17 agosto di importanza minore … insomma una stagione piuttosto vivace. E il 2019? Dipenderà dal riscaldamento delle superfici del mare … che è legato al riscaldamento globale … per quanto si dica che non esiste. 

Ma come si formano gli Uragani?
Gli uragani sono le tempeste più violente della Terra. Vengono chiamati con molti nomi, come tifoni o cicloni, a seconda dell’area geografica dove avvengono. In realtà il termine scientifico per tutte queste tempeste è ciclone tropicale. Solo i cicloni tropicali che si formano sopra l’Oceano Atlantico o l’Oceano Pacifico Orientale sono chiamati “uragani”.

cyclone_map_thumb

Qualunque sia la loro denominazione, i cicloni tropicali hanno un comportamento molto simile. Possiamo immaginarceli  come degli enormi  motori che utilizzano l’aria calda e umida delle zone tropicali come combustibile. L’aria calda e umida sopra l’oceano sale verso l’alto dalla superficie del mare. Poiché questa aria si sposta verso l’alto allontanandosi dalla superficie causando una zona di pressione inferiore dell’aria sottostante.

how-do-hurricanes-form-young-people

L’aria proveniente dalle aree circostanti che hanno  una pressione dell’aria più alta, si spinge quindi verso l’area di bassa pressione e diventa calda e umida continuando a salire. Mentre l’aria calda continua a salire, l’aria circostante diviene sempre più  turbolenta per prendere posto di quella che sale. In pratica una turbina naturale che alimentandosi con le are di alta pressione circostanti genera turbolenze sempre maggiori.  Quando l’aria calda e umida si alza tenderà a raffreddarsi  formando le nuvole. L’intero sistema di nuvole e vento generato comincia a muoversi ed a crescere, alimentato dal calore dell’oceano e dall’acqua che evapora dalla superficie. Il ciclone tropicale ruota sempre più velocemente e si forma al suo centro  un occhio. Dove la situazione meteorologica è molto calma con cieli puliti con assenza di nuvole. E’ un area in cui la pressione dell’aria molto bassa. L’aria di pressione superiore scende dall’occhio.

Il secondo ingrediente per un ciclone tropicale è il vento. Nel caso degli uragani che si formano nell’Oceano Atlantico, il vento che soffia ad ovest verso l’Atlantico dall’Africa fornisce l’ingrediente necessario. Quando il vento passa sopra la superficie dell’oceano, l’acqua evapora (si trasforma in vapore acqueo) e si alza. Quando si alza, il vapore acqueo si raffredda e si condensa nuovamente in grandi gocce d’acqua, formando grandi nubi di cumulonembi. Queste nuvole sono solo l’inizio.

hurricane_diagram_thumb

Quando il vapore acqueo dell’oceano caldo si condensa a formare nuvole, rilascia il suo calore all’aria. L’aria calda sale e viene risucchiata nella colonna di nuvole. L’evaporazione e la condensazione continuano, costruendo colonne di nuvole sempre più alte e più grandi. Per poterlo visualizzare pensate ad un lavandino con l’acqua che scende vorticosamente nello scarico. Il vento vuota vorticosamente intorno al centro formando l’uragano. Come la colonna di aria incontra più nuvole crea un cluster di nuvole di temporali che viene chiamato disturbo tropicale.

Questa è la prima fase nella formazione dei  cicloni tropicali. Quando il temporale cresce più in alto, l’aria in cima alla colonna della nube si raffredda e diventa instabile. Mentre l’energia termica viene rilasciata dal vapore d’acqua di raffreddamento, l’aria in cima delle nuvole diventa più calda, rendendo la pressione dell’aria più alta e causando i venti a spostarsi verso l’esterno dall’area ad alta pressione. Questo movimento e il riscaldamento causano una caduta di pressione sulla superficie. Poi l’aria in superficie si sposta verso l’area di pressione più bassa, si alza e crea sempre più cellule temporalesche. I venti nella colonna della nube di tempesta ruotano sempre più velocemente in un movimento circolare. Quando i venti raggiungono tra i 25 ed i 38 mph, la tempesta è chiamata depressione tropicale.

Quando la velocità del vento raggiunge i 39 mph, la depressione tropicale viene definita tempesta tropicale. Questo è anche quando la tempesta ottiene il nome che sentite sui media. La direzione del vento è in senso antiorario (da ovest a est) nell’emisfero settentrionale e in senso orario (da est a ovest) nell’emisfero meridionale. Questo fenomeno è dovuto all’effetto Coriolis. In pratica le tempeste che si formano a nord dell’equatore ruotano  in senso antiorario mentre quelle dell’emisfero meridionale in senso orario. Questa differenza è dovuta alla rotazione della Terra sul suo asse.

hurricane_slice.en

Sezione trasversale del ciclone tropicale. Se potessimo sezionare  un ciclone tropicale sembrerebbe qualcosa di simile. Le piccole frecce rosse mostrano un’aria calda e umida che sorge dalla superficie dell’oceano e forma nuvole in bande intorno all’occhio. Le frecce blu mostrano come l’aria fresca e asciutta scompare nell’occhio e tra le fasce di nuvole. Le grandi frecce rosse mostrano la rotazione delle fasce crescenti delle nuvole. NASA

Quando la velocità del vento raggiunge i 74 miglia per ora, la tempesta viene definita un ciclone tropicale. In quel momento il mostro è alto almeno 50.000 piedi ed ha un raggio di circa 125 miglia di distanza dall’occhio del ciclone che ha una larghezza da 5 a 30 miglia. In quel momento i venti e la bassa pressione dell’aria causano un enorme accumulo di acque oceaniche che possono abbattersi in maniera disastrosa sulla linea costiera. Un epilogo tragico che causa morte e distruzione. I cicloni tropicali di solito si indeboliscono quando raggiungono la terra ferma, scaricando tutta la loro violenza su infrastrutture e abitazioni. La loro forza scema velocemente perché non vengono più “alimentati” dall’energia fornita dalle acque calde dell’oceano. Tuttavia, spesso si muovono lontano nell’entroterra, scaricando molti centimetri di pioggia e causando un sacco di danni al vento prima di esaurirsi completamente.

Categorie del ciclone tropicale

Categoria Velocità del Vento in miglia per ora Danno in terra ferma  
1 74-95 Minimale  
2 96-110 Moderato  
3 111-129 Ampia  
4 130-156 Estrema  
5 157 o superiore Catastrofico  

 

Occhi dallo spazio
goesGli Stati Uniti possiedono quattro satelliti geostazionari, denominati GOES, acronimo per Geostationary Operational Environmental Satellites, responsabili di mantenere sotto controllo l’evoluzione nel tempo degli uragani.

Questi satelliti, costruiti dalla NASA ma gestiti dall’Amministrazione Nazionale Oceanografica ed Atmosferica (NOAA), salvano ogni anno molte vite umane aiutando i meteorologi a prevedere e avvisare in tempo le persone su dove e quando queste tempeste gravi colpiranno la terra ferma.  Il satellite ha la forma di un parallelepipedo sul quale si innestano le celle solari per la ricarica delle batterie di bordo ed il radiometro per la ripresa delle immagini. Quest’ultimo possiede un dispositivo a 5 scansioni che vanno dal visibile (con una risoluzione di circa un chilometro  al centro di ogni immagine) all’infrarosso fino al vapore acqueo. Attualmente sono in orbita quattro satelliti:

GOES 10 per il Sud America e operativo dal 07 Luglio 1998
GOES 11 per l’area Ovest degli Stati Uniti operativo dal 21 Giugno 2006
GOES 12 per l’area Est degli Stati Uniti operativo dal 04 Gennaio 2003
GOES 13 attualmente come riserva e lanciato in orbita il 24 Maggio 2006

Dieci anni dopo che il tristemente famoso uragano Katrina si formò nell’Atlantico, fu avviata la costruzione di una nuova serie di satelliti oceanografici e meteorologici della NASA, responsabili tra le molte cose  del controllo dell’evoluzione dei cicloni tropicali. La missione della NASA Cyclone Global Satellite Navigation System (CYGNSS), una costellazione di otto microsatelliti, ha lo scopo di migliorare la previsione meteorologica  dei loro spostamenti effettuando misure dei venti superficiali sull’oceano e nei pressi  degli occhi dei cicloni tropici per tutto il loro ciclo di vita.

15-173aCYGNSS permette agli scienziati di sondare frequentemente per la prima volta lo spazio interno degli uragani dallo spazio, utilizzando segnali diretti e riflessi dei satelliti GPS esistenti per ottenere stime di velocità del vento superficiale sull’oceano. Queste misure consentiranno di anticipare i metodi di previsione fornendo dati che possono portare a migliori previsioni sulle tracce, sulle intensità e sulle onde di tempesta. Poiché i satelliti CYGNSS e GPS circondano la Terra, la loro interazione fornirà  immagini delle velocità del vento su tutti i tropici con cadenza di poche ore. La capacità di monitorare e prevedere meglio i cambiamenti rapidi dell’intensità di questi fenomeni estremi  è fondamentale per la previsione degli uragani e proteggere le comunità costiere. La costellazione è operativa dal 2016. Ecco come ha visto l’uragano Harvey.

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Questa immagine su luce visibile fu presa tramite un MODIS instrument alle 1:30 p.m. CDT del 26 agosto 2017. Le nuvole di Harvey coprivano Dallas allungandosi verso Corpus Christi, Texas . Credito: NASA Goddard MODIS Rapid Response Team

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