GLI INDICI DI INSTABILITÀ: COSA SONO E QUAL È LA LORO FUNZIONE PER PREVEDERE TEMPORALI

Ho citato il tornado di Milano del 23 maggio 2016, il primo evento vorticoso della mia zona da anni a questa parte (QUI il mio reportage).

Esso è nato da un notevole CAPE (2500 J/kg) e LI negativo (-4): cosa vogliono dire queste cifre? Adesso lo scopriamo insieme

• Una piccola introduzione circa gli indici di instabilità. 

L’atmosfera è l’insieme dei gas che circonda il nostro pianeta: in particolare, la zona dove viviamo si chiama troposfera (alta circa 8 km ai poli e 20 km all’equatore), ovvero un fluido caratterizzato da moti turbolenti. È grazie a questi ultimi (moti convettivi) che si sviluppano celle temporalesche e quindi le precipitazioni possono arrivare anche in luoghi lontani dalle grandi masse d’acqua (oceani, mari, ecc.).

Esistono degli indici meteorologici (chiamati indici di instabilità) che permettono di capire se una giornata è potenzialmente temporalesca: ribadisco l'avverbio sottolineato, ovverosia NON è una certezza, ma una PROBABILITÀ. 

Cumuli mediocri in evoluzione (cortesia di Australian Severe Weather)

• Elenco degli indici di instabilità 

1. CAPE (CONVECTIVE AVAILABLE PONTENTIAL ENERGY)
2. LI (IFTED INDEX)
3. PW (PRECIPITABLE WATER)
4. TT (TOTAL TOTALS)

CAPE (CONVECTIVE AVAILABLE PONTENTIAL ENERGY):  è un indice che evidenzia l'energia totale di galleggiamento acquistata da una massa d'aria finché arrivi in libera convezione durante l'ascesa, ovvero rimanga più calda dell'ambiente circostante. I temporali si formano per mezzo dei moti convettivi dell’atmosfera e, quando una massa d'aria è instabile, la particella che sale verso l'alto riceve una spinta dovuta dalla differenza di pressione tra l'aria spostata e l'aria ambiente a maggior quota: maggiore è la spinta, maggiore è la possibilità di fenomeni temporaleschi.

È interessante notare che i temporali possono formarsi anche con un CAPE ridotto: quest’ultimo infatti (condizione sufficiente ma non necessaria!) è un buon indice di probabilità temporalesca, ma non di assoluta assenza di essa. Il CAPE si misura in [J/kg]

< 500	Assenza di temporali
500-1000	Possibilità di sviluppo di celle isolate
1000-2000	Moderata instabilità, possibile formazione di multicella
2000-3000	Elevata instabilità, formazione di temporali violenti e anche autorigeneranti, locali supercelle
>3000	Elevatissima instabilità, fenomeni violenti estesi, possibilità di supercelle HP (alto potenziale)

L'immagine (cortesia di TSwails, Weather Journal) mostra elevatissimi valori di CAPE tra Arkansas, Iowa e South Dakota: proprio in questo stato si sono originate diverse supercelle, come testimonia questo video.

LIFTED INDEX: è un indice che misura l’instabilità dell’aria della media troposfera, in particolare verso i 5400-5600 metri, utile a sapere quanto POTENZIALMENTE possa evolvere un temporale (svilupparsi, cioè, nei suoi stadi).

Da notare che un LI positivo indica che la temperatura circostante la particella è superiore a quella della particella medesima e quindi è un indice di stabilità atmosferica, mentre un LI negativo è segnale di instabilità (LI è adimensionale).

> 2	Assenza di temporali
Da 0 a 2	Possibilità di sviluppo di celle isolate
Da -2 a 0	Possibilità concreta di genesi temporalesca, anche multicella
Da -4 a -2	Alta probabilità di fenomeni temporaleschi, localmente violente
< -4	Elevata instabilità atmosferica, con temporali sparsi anche violenti, possibili supercelle

L'immagine (cortesia del National Weather Service statunitense) mostra gli elevati valori di Lifted Index, che originarono un Outbreak tornadico in data 31/5/1985.

PRECIPITABLE WATER:  è un parametro che indica la quantità di umidità presente in atmosfera. Se tutta la quantità di vapor acqueo presente in una colonna d’aria precipitasse al suolo, il suo valore in mm sarebbe il PW. È ovvio che il PW è sempre maggiore della precipitazione effettiva, però esso è un dato molto rilevante e utilizzato in più ambiti. Poihcè è un indice assai usato negli  Stati Uniti, lscale di valori sono in pollici [1 inch (pollice) = 25,4 mm].

< 0.50	Quantità di vapor acqueo molto bassa
0.50-1.25	Quantità di vapor acqueo bassa
1.25-1.75	Quantità di vapor acqueo media
1.75-2.00	Quantità di vapor acqueo alta
> 2.00	Quantità di vapor acqueo molto alta

Ambiti di utilizzo del PW

1)      Rischio di alluvione: è abbastanza logico pensare che vaste aree con PW elevati possano presentare rischi di alluvioni, anche estese. Solitamente valori di 2.00-3.00 inch locali possono recare alluvioni lampo, con violentissime precipitazioni a scala locale.

In autunno la differenza tra gli altostrati e i nembostrati la fa anche il PW (in altri termini, la differenza tra pioggia copiosa e pioviggine intermittente)

2)      Grandine: un elevato PW tende a ridurre il volume del chicco; le supercelle classiche spesso sono maggior produttrici di grandine rispetto alle HP.

3)      Fulmini: come è noto, l’acqua è un ottimo conduttore, perciò statisticamente temporali con alto PW sono buoni generatori di fulmini.

Mappa del PW mondiale relativo al maggio 2009 (qui in mm, cortesia della NASA): è logico che da solo il PW non dice molto sullo sviluppo del temporale, in quando ad alti valori di PW deve per forza essere associato un ELEVATO GRADIENTE TERMICO VERTICALE, altrimenti non si instaurano i moti convettivi.

TOTAL TOTALS INDEX: è un indice usato per quantificare la probabilità di fenomeni violenti.

Lo si ricava tramite la formula:

TT = VT + CT = (T850 - T500) + (Td850 - T500)

VT (Vertical Totals) è la differenza tra la temperatura a 850 hPa e quella a 500 hPa: CT (Cross Totals) la differenza tra il punto di rugiada a 850 hPa  e la temperatura effettiva a 500 hPa.

< 44	Scarsa convezione: bassissima probabilità temporalesca
44-50	Possibilità di sviluppo di celle isolate
51-52	Possibilità di multicella: locali fenomeni violenti
53-56	Alta probabilità di temporali a multicella: possibili supercelle
> 56	Elevatissima instabilità atmosferica, alta possibilità di supercelle

La mappa (cortesia Unisys) mostra l'indice TT per gli Stati Uniti (è un altro indice utilizzato perlopiù in America).

• Resoconti finali

Gli indici di instabilità servono a capire SE una giornata sia potenzialmente instabile o meno. In generale, non sono considerati come indici di previsione, poichè non dicono nè se nè dove nè tantomeno l'ora di inizio di un (probabile) temporale, pertanto non vanno presi come certezze. Certo, non vanno sottovalutati, poichè se ci sono valori di CAPE e/o LI molto alti sussiste un rischio altissimo di fenomeni intensi.

• Ringraziamenti

Per stendere questo resoconto ho preso spunto da un altro mio vecchio articolo scritto per il sito www.centrometeo.com, che ringrazio per la disponibilità che mi ha dato nel collaborare con loro.

Infine desidero ringraziare il meteorologo JEFF HABY, autore del suo sito http://www.theweatherprediction.com/, inesauribile fonte di sapere meteorologico.