Tornado sempre più violenti. Tuttavia, rimane un mistero atmosferico. perché?

Nella notte tra il 10 e l’11 dicembre, una serie di potenti tornado ha lasciato una scia di distruzione di 1.000 miglia attraverso parti dell’Arkansas, del Mississippi, del Missouri, del Kentucky, del Tennessee e dell’Illinois. Decine di persone sono morte e i danni miliardi. Gli uragani sono tra i fenomeni meteorologici più mortali e distruttivi sulla Terra. Tuttavia, nel 2021, rimangono un mistero ed è difficile prevederlo.

Il 10 dicembre, un potente sistema di tempeste si è avvicinato agli Stati Uniti centrali da ovest. Mentre quella tempesta ha portato forti nevicate e nevischio nel freddo Midwest occidentale e nord-occidentale, il sud ha goduto di un calore quasi record, grazie all’aria calda e umida che soffiava verso nord dal Golfo del Messico. Quando le masse d’aria calda e fredda si scontrano, l’aria calda meno densa sale a livelli più freddi nell’atmosfera. Quando questa aria calda si raffredda, l’umidità che contiene si condensa in nuvole e si formano tempeste.

Quando questa instabilità è combinata con un significativo wind shear – venti che cambiano direzione e velocità a diverse altitudini nell’atmosfera – possono creare le condizioni ideali per potenti tempeste rotanti – cioè uragani -.

Dal 1925

Ce ne sarebbero state almeno 28 nella notte tra il 10 e l’11 dicembre. Secondo quanto riferito, uno di loro ha viaggiato per quasi 400 miglia attraverso quattro stati. Questo è molto insolito. La maggior parte degli uragani rimane sulla Terra per brevi periodi di tempo e percorre brevi distanze, in media da 5 a 6 chilometri. I tornado lunghi e molto lunghi, i tornado che percorrono rispettivamente almeno 40 e 160 chilometri, sono relativamente rari. Rappresentano meno dell’1% di tutti gli uragani negli Stati Uniti. Il precedente record di un uragano a lunga percorrenza risale al 1925, quando Tornado di stato dell’albero 350 chilometri attraverso Missouri, Illinois e Indiana. il Tornado a quattro statiCome viene chiamato l’uragano dello scorso fine settimana, si prevede che supererà questo record.

Gli uragani sono relativamente comuni negli Stati Uniti centrali, con una media di circa mille anni. La zona che lo fa Vicolo dell’uragano menzionato, dal Texas centrale al Nebraska orientale e all’Iowa è stato il più colpito, soprattutto durante i mesi di aprile, maggio e giugno.

Gli uragani a volte si verificano anche nel nostro paese. Tuttavia, c’è una grande differenza: qui sono meno potenti. Ma negli Stati Uniti i tornado sono un problema serio che sta peggiorando. Il riscaldamento globale sta causando tornado sempre più mortali e si verificano sempre più su un’area più ampia rispetto al passato.

Collegamento diretto al riscaldamento globale

in un studi recenti James Elsner della Florida State University descrive come gli uragani diventano più potenti. E l’aumento della forza degli uragani è significativo: 5,4 percento all’anno dal 1994 al 2016. I suoi risultati sono supportati da rapporti ufficiali sulle tempeste delle agenzie meteorologiche statunitensi, che mostrano tutti una tendenza all’aumento della forza degli uragani e indicano anche che gli uragani impiegano più tempo e hanno una maggiore percorsi.

Lo studio ha trovato un legame diretto tra il riscaldamento globale e il numero e la forza degli uragani: una combinazione di aumento di calore e umidità, Energia potenziale convettiva disponibile (CAPE) e aumento del wind shear. In poche parole, quando il calore, l’umidità e i venti irregolari convergono ai massimi livelli, si ottengono tornado più forti.

Le condizioni che causano uragani saranno agevolate da una corrente a getto variabile. A causa del rapido riscaldamento dell’Artico, la differenza di temperatura tra nord e sud si è ridotta. Ciò riduce le differenze di pressione tra l’Artico e le medie latitudini e attenua i venti della corrente a getto.

Proprio come i fiumi a flusso lento di solito seguono un percorso tortuoso, anche la corrente a getto a flusso lento tende a serpeggiarsi di più. Grandi increspature nord-sud nella corrente a getto generano energia nell’atmosfera. Per inciso, è lo stesso processo che è stato anche responsabile del vortice polare che ha colpito gli Stati Uniti all’inizio di quest’anno.

Sempre più intenso, ma nessun progresso nelle previsioni negli ultimi dieci anni

Negli ultimi decenni, anche i tornado sono cambiati: sono relativamente meno comuni in Oklahoma, Texas e Kansas e sono i tradizionali tornado di Alley, ma sono più comuni in Illinois e in altri stati lungo il fiume Mississippi e ad est.

Sempre più grave, però, e questo è un problema in più, e quindi non meglio prevederlo. esattamente il contrario. Nel 2011, il tempo medio di ricezione degli avvisi di tornado è stato di circa 13 minuti. Ma ora sono scesi a 8,4 minuti. Pensaci: se hai meno di nove minuti per prepararti, cos’altro puoi fare?

Non è che abbiamo rifiutato di prevedere: ci sono più uragani. Ma negli ultimi dieci anni non sono stati fatti progressi reali. Questa mancanza di progressi con gli avvisi di uragano è frustrante se si considera quanto i meteorologi siano abili nel prevedere altre condizioni meteorologiche avverse, inclusi i tornado. Nel 2019, le previsioni del National Hurricane Center tre giorni prima della tempesta erano più accurate delle previsioni del 1990 del giorno prima.

Perché è così difficile fare previsioni?

Perché è difficile prevedere quando si verificherà un uragano? Gli scienziati sanno che gli uragani sono costituiti principalmente da temporali massicci e violenti, in particolare tempeste violente che ruotano come piccoli tornado. Queste tempeste sono particolarmente comuni nelle parti centrali e sudorientali degli Stati Uniti, dove l’aria calda e umida del Golfo del Messico incontra l’aria secca delle montagne occidentali e sud-occidentali. Si formeranno principalmente in primavera e all’inizio dell’estate.

Il problema è che i meteorologi possono guardare due temporali giganti che sembrano identici e solo uno di essi causerà un tornado. Questo è anche il motivo per cui il tasso di falsi allarmi degli avvisi di tornado è così alto: i meteorologi non possono facilmente dire quando una tempesta che sembra possa innescare un uragano effettivamente lo farà.

Gli scienziati comprendono gli ingredienti necessari per creare il tipo di tempeste supercellulari che producono i tornado più potenti. Ce ne sono quattro. Hai bisogno di molta umidità nell’atmosfera e molto wind shear, o cambiamenti nella velocità e direzione del vento (questo crea una tempesta). Hai anche bisogno di instabilità atmosferica, che può causare correnti d’aria, e movimento verso l’alto o verso l’alto dell’aria che ruota attorno alla tempesta lungo un asse verticale.

Ma ciò che provoca un uragano avviene su scala molto più ridotta – forse a livello delle singole particelle nell’atmosfera – ed è fortemente influenzato dalle peculiarità della geografia locale. Anche gli alberi possono disturbare la circolazione superficiale, a differenza delle praterie, e questo può influenzare la formazione degli uragani. Le condizioni meteorologiche che portano a un tornado in Oklahoma non causeranno necessariamente un tornado in Alabama.

Non sappiamo nemmeno come ciò accada

Molte tempeste producono anche venti rotanti senza creare un vero e proprio uragano. La domanda che i meteorologi stanno cercando di risolvere è come, quando e perché quei venti rotanti si spostano in un punto in cui si ha un vortice molto stretto e intenso che chiamiamo uragano.

È possibile (ma non controintuitivo) che i tornado si formino dal basso verso l’alto. Cominceranno come una turbolenza sul terreno e poi si collegheranno verso l’alto con un temporale. Essendo un piccolo vortice in superficie entra in contatto, per qualsiasi motivo, con la corrente crescente del temporale. E poi ottieni un effetto come uno snowboarder che gira: tira dentro le braccia, si allunga e gira sempre più velocemente.

Ma è anche possibile che i tornado scendano da una nuvola temporalesca o da una combinazione di entrambi. Il tornado sembra formarsi dall’alto verso il basso tutto in una volta, tutto in una volta.

E ora, gli scienziati non lo sanno. perché? Attualmente, il radar meteorologico non può avere una buona visione delle condizioni rapide a un’altitudine relativamente bassa che portano a tornado. I processi che determinano la formazione o meno dei tornado sembrano verificarsi su una scala temporale di un minuto o meno, a solo decine di metri dalla superficie, un’area difficile da scansionare con il radar.

La soluzione sembra ancora fantascienza per ora

L’unico modo per migliorare le previsioni sugli uragani, dicono i ricercatori, è prenderlo a testa alta. Le previsioni sugli uragani sono diventate molto buone negli ultimi decenni perché gli scienziati sono stati in grado di studiare intensamente ogni loro mossa. Aiuta che si muovano più lentamente degli uragani e durino per giorni. Possiamo far volare gli aerei dentro e fuori dall’occhio di un uragano e raccogliere tutti i tipi di dati.

D’altra parte, i tornado sono di dimensioni più piccole e di breve durata. Gli scienziati che studiano non hanno quella ricchezza di dati per tenere conto delle loro previsioni. A peggiorare le cose, i tornado danneggiano facilmente le apparecchiature scientifiche. Qualsiasi tipo di sensore viene spesso distrutto prima che possa campionare tutto ciò che speri di raccogliere. Quindi è molto difficile ottenere un set di dati completo per il fenomeno.

Quello che serve è un’altra svolta. Uno che renda possibile modellare e simulare ogni molecola dell’atmosfera. Tale modellazione molecolare può sembrare fantascienza ora, ma potrebbe essere possibile in futuro. Ci sono branche specializzate della fisica in cui lo fanno letteralmente, cioè modellando qualsiasi molecola, ma di solito in dimensioni molto piccole, fino a un centimetro cubo al massimo. Si tratta di aumentare questa capacità nel tempo.

(EVB)