Una tempesta supercella , a volte chiamata supercella temporalesca , è un tipo speciale di temporale che è associato a fenomeni violenti come tornado e grandine di grandi dimensioni . È caratterizzato da un'elevata energia potenziale di convezione disponibile (più di 1.500 J/kg ), da una corrente ascensionale che consente un'estensione verticale molto ampia (fino a più di 15 km ) e da un cambiamento dei venti con l'altitudine, la cui direzione cambia . Tutto ciò porta ad un rafforzamento del movimento verticale sotto la corrente ascensionale e si nota l'effetto della sincronizzazione tra il fronte delle raffiche discendenti e la corrente ascensionale.
Maggiore è l'energia potenziale di convezione disponibile, più alta è la sommità della nube temporalesca e più intensi sono i fenomeni. Valori estremi dell'energia di convezione potenziale disponibile di 6.000 J/kg sono stati misurati durante i tornado dell'Oklahoma del 3 maggio 1999, che hanno devastato i sobborghi meridionali di Oklahoma City . Tipicamente, le tempeste di supercelle si trovano nel settore caldo di un sistema a bassa pressione e generalmente si spostano verso nord-est, con il fronte freddo associato alla perturbazione .
Le supercelle sono celle temporalesche indipendenti in un equilibrio stabile tra correnti ascensionali e correnti discendenti nella nuvola, che consente loro di vivere per un tempo molto lungo. Possono produrre grandine di grandi dimensioni, venti distruttivi e piogge torrenziali. Inoltre, se un wind shear superficiale orizzontale viene trasformato in un vortice verticale dalla corrente ascendente, queste supercelle possono produrre tornado se la rotazione è accentuata dalla corrente discendente.
Nell'immagine a destra, una rappresentazione di un tale cumulonembo include:
Dal punto di vista radar è possibile notare una volta senza echi (denominata volta degli echi deboli ) in una sezione verticale (immagine a sinistra), dove la forte corrente ascensionale permette all'umidità delle particelle d'aria in convezione di condensare solo ad un livello molto alto.
Ciò si traduce in una sezione orizzontale ( PPI o CAPPI ) che forma un'eco del gancio di basso livello all'immagine radar e un forte gradiente di riflettività vicino al gancio. Dal punto di vista della circolazione dell'aria, le zone in blu nella figura a destra mostrano dove l'aria scende in questo tipo di nuvola dando le raffiche al suolo, le correnti discendenti dai fianchi anteriore e posteriore . Nel fianco posteriore, il downdraft interagisce con il updraft (verde e rosso) ed è qui che possono verificarsi mesocicloni e tornado .
Gli esperimenti hanno anche dimostrato che la densità dei fulmini all'interno di una tempesta di supercelle provoca un buco di fulmine nella corrente ascensionale e la volta di echi deboli.
Una tempesta di supercelle si muove con il vento medio nello strato della troposfera in cui si trova. In generale, questo vento medio proviene da un settore da sud-ovest nell'emisfero nord (sud al suolo e ovest in alto) e da nord-ovest nell'emisfero sud (nord al suolo e ovest in alto). Normalmente, quindi, questi temporali si spostano a nord-est nell'emisfero nord e possono dare una varietà di fenomeni violenti, come grandine o raffiche discendenti, ma quelli che danno tornado si spostano generalmente a destra del corso normale. , sia est che sud-est. . La maggior parte dei tornado ha una rotazione ciclonica, ma alcuni possono essere tornado ad alta pressione .
Queste cellule supercellari sono chiamate da molti autori “ gravi temporali di destra” . Sono facili da individuare sui radar meteorologici annotando le loro precipitazioni o il movimento nel tempo del loro mesociclone che forma una traccia a destra del movimento generale di altri temporali. Le supercelle violente possono anche spostarsi a sinistra, ma in questo caso sono meno spesso associate ai tornado.
La ragione di questo comportamento è che il wind shear orizzontale nello strato vicino al suolo viene trasformato in rotazione verticale dalla corrente ascensionale in una tempesta di supercelle. Il tubo di rotazione comprende un ramo ascendente e un ramo discendente (come sopra nella figura a lato). In risposta al cambiamento di pressione implicato dal movimento verso l'alto, si forma una depressione di basso livello al livello medio della tempesta su entrambi i lati di essa ( L nell'immagine centrale). La colonna rotante è allungata dalla differenza di pressione tra il terreno e queste depressioni; la sua rotazione è così accelerata, come per un pattinatore in rotazione che avvicina le braccia al corpo. La rotazione verso l'alto è ciclonica e quella verso il basso è anticiclonica .
Successivamente, in quota si forma una corrente discendente quando la massa delle precipitazioni nella tempesta inizia a scendere (immagine in basso). Questa corrente porta con sé una sezione del tubo di rotazione verso il basso e divide in due la tempesta. Quando il taglio con l'altitudine è lineare (aumenta con l'altitudine ma il vettore di cambiamento rimane nella stessa direzione), nessuna delle due supercelle è favorita e possono anche dare un tornado. Ma in generale lo shear è curvo (cambia direzione con la quota) verso est (nell'emisfero boreale) che è la direzione dell'afflusso di aria ambientale e quindi del massimo movimento verticale. Pertanto, i temporali con traiettoria verso destra sono generalmente quelli che producono tornado. Tuttavia, a volte la cesoia è piegata a sinistra. In questo caso i ruoli si invertono ed è la cella di sinistra che prende il sopravvento e crea un tornado.
Una tempesta di supercelle può essere considerata come una depressione di mesoscala costituita da varie regioni. L'area centrale del ciclone si trova vicino all'estremità sud-ovest della tempesta (emisfero nord). Questa regione assume la forma di un'eco uncinata sui dati radar ed è sovrastata da una volta di echi bassi in alto . Corrisponde alla corrente ascensionale centrale ed è la più pericolosa perché è il luogo in cui possono verificarsi tornado. La circolazione intorno a questo mesociclone è simile a quella di una media latitudine bassa e ha fronti .
Fronte caldoIn quota, il vapore acqueo introdotto dalla corrente ascensionale condensa e forma precipitazioni a valle di esso nella circolazione generale. Non essendo più sostenuti da un movimento ascendente, scendono e spingono l'aria dagli alti livelli della nuvola per scendere con loro. Questa aria si riscalda anche durante la discesa, il che fa evaporare parte della precipitazione e aiuta ad accelerare la corrente discendente prima di formare una goccia fredda . Quest'aria arrivata in superficie incontra l'aria ambiente lungo il fronte caldo del ciclone, valorizzando l'area di forte pioggia sul fianco nord-est della tempesta. Queste piogge saranno di lunga durata a causa della notevole estensione dell'incudine verso il fronte del temporale. Vicino alla fronte e al centro di rotazione si trova solitamente la zona della grandine.
Fronte freddoIl downdraft inverso proviene da diverse fonti sul bordo posteriore del cloud. La prima è l'aria fredda e secca dell'ambiente che entra nella nube per effetto dei venti che si scontrano con la massa nuvolosa. Il secondo è l'evaporazione delle precipitazioni, come pioggia o grandine , al bordo che raffredda l'aria intorno a loro. Il terzo è la differenza di pressione tra la sommità della nuvola e la sua base a monte della corrente ascendente. Quest'ultimo, infatti, porta materia in quota e quindi in questo settore si crea un relativo "vuoto" di pochi ettopascal .
In genere la congiunzione di questi fattori avviene tra la sommità e la metà della nube, dove i venti sono più forti e si scontrano con la massa maggiore della nube, più calda e umida dell'ambiente. Il risultato è un'area di aria più fresca e densa della nuvola a quel livello che inizia a scendere sotto l'influenza della spinta di Archimede e della differenza di pressione. Questa corrente è associata a precipitazioni di breve durata ma soprattutto a raffiche discendenti . La sua presenza in superficie è associata al fronte freddo della circolazione ed è caratterizzata dalla presenza di una linea di fianco costituita da cumulus congestus o piccoli cumulonembi secondari corrispondenti al rinnovamento della tempesta.
Ordine degli eventiStoricamente, si pensava che le precipitazioni in una supercella si verificassero dietro la nuvola, come indica la Figura 9.5 del libro di Cotton (derivato dalle ipotesi di Browning). Troviamo lo stesso errore nel lavoro di Tom Bradbury. In effetti, le precipitazioni posteriori sono una caratteristica dei temporali multi-cella e delle linee di burrasca . Pertanto, in tali temporali, la grandine è sul fronte, seguita da forti piogge e poi da piogge stratiformi . In un'edizione più recente dello stesso autore, questa cifra è stata eliminata, il che mostra che la modellazione delle supercelle è stata perfezionata.
L'ordine degli eventi con una tempesta di supercelle incluso un tornado è quindi invertito rispetto a questa normale sequenza . Prima c'è pioggia leggera, poi piogge torrenziali, poi piccole grandinate, poi grandi grandinate e infine il tornado stesso poiché le precipitazioni sono cessate . Tale sequenza si era verificata a Oklahoma City durante l' eruzione del tornado dell'Oklahoma del 3 maggio 1999 , il che conferma il modello. Il tornado del 2013 a Moore ha seguito lo stesso processo dell'animazione radar opposta.
Esistono quattro tipi di tempeste supercellari, classificate in base alla loro intensità di pioggia o alla loro estensione verticale:
Supercella classica.
Vista idealizzata di una supercella a bassa precipitazione.
Foto di un temporale supercella con forti precipitazioni.
Le supercelle si formeranno quando il numero complessivo di Richardson è compreso tra 10 e 50. Se il taglio è troppo forte, i cumulonembi verranno dispersi, se il taglio è debole le precipitazioni ricadranno nella corrente ascensionale. In queste condizioni si formeranno temporali multicellulari.
I temporali con supercelle possono verificarsi in qualsiasi parte del mondo quando le condizioni meteorologiche sono favorevoli. Il primo temporale ad essere identificato come supercella è il temporale che ha colpito Wokingham in Inghilterra . È stato studiato da Keith Browning e Frank Ludlam nel 1962. Browning ha svolto il lavoro iniziale seguito da Lemon e Doswell per sviluppare il moderno modello concettuale della tempesta di supercelle Per quanto riguarda i dati disponibili, le tempeste di supercelle sono le più comuni. Area delle Grandi Pianure degli Stati Uniti e del Canada meridionale . Questa zona si estende al nord del Messico e al sud-est degli Stati Uniti. Numerosi temporali di supercelle si trovano anche nell'Argentina centro-orientale , nell'Uruguay , nel Bangladesh , in parti dell'India orientale, in Sudafrica e in Australia . Possono anche verificarsi occasionalmente in molte aree delle medie latitudini, specialmente nella Cina orientale e in tutta Europa . Le regioni con il maggior numero di tempeste di supercelle sono le stesse regioni con il maggior numero di tornado .
Alcuni rapporti suggeriscono che l'inondazione del Maharashtra del 26 luglio 2005 a Bombay , in India , sia stata causata da un cumulonembo di supercelle dello spessore di 15 km. Quel giorno caddero sulla città 944 mm di pioggia, di cui 700 mm caduti in sole quattro ore. La precipitazione ha coinciso con un'alta marea, che ha esacerbato l'entità dell'inondazione.
Il 14 aprile 1999, una forte tempesta in seguito classificata come un temporale a supercella colpì la costa orientale del New South Wales . Si stima che la tempesta abbia scaricato 500.000 tonnellate di chicchi di grandine durante il suo corso. All'epoca, fu il disastro più costoso nella storia delle assicurazioni australiane, causando circa $ 2,3 miliardi di danni con conseguente $ 1,7 miliardi che dovevano essere pagati dalle compagnie assicurative.
Il 27 febbraio 2007, una tempesta di supercelle ha colpito Canberra dove lo strato di grandine ha raggiunto 1 metro. Lo strato era così spesso che il tetto di un centro commerciale di nuova costruzione è crollato, gli uccelli sono stati uccisi dalla grandine prodotta dal cumulonembo supercellulare e le persone sono rimaste bloccate. Il giorno successivo, molte case a Canberra sono state allagate a causa dell'impossibilità di evacuare rapidamente l'acqua piovana o a causa delle frane.
Il 6 marzo 2010, una tempesta di supercelle ha colpito Melbourne . I temporali hanno provocato allagamenti improvvisi nel centro della città e chicchi di grandine delle dimensioni di una pallina da tennis (nell'ordine di 10 cm) hanno colpito auto ed edifici, provocando danni per oltre 220 milioni di dollari. 40.000 sinistri sono stati denunciati alle compagnie di assicurazione. In soli 18 minuti sono caduti 19 mm di pioggia che hanno causato scompiglio nelle strade. Bloccati treni, aerei e automobili.
Quello stesso mese, il 22 marzo 2010, una tempesta di supercelle ha colpito Perth . Questa tempesta è stata una delle peggiori nella storia della città, dove sono caduti sulla città grandinate di 6 cm di diametro e piogge torrenziali. Questa precipitazione è durata solo 47 minuti e la quantità di precipitazioni corrisponde alla quantità media totale di precipitazioni durante un mese di marzo. La grandine ha causato ingenti danni alle proprietà, le auto sono state ammaccate e i finestrini sono stati rotti. La stessa tempesta ha causato più di $ 100 milioni di danni.
Nel 2009, nella notte di lunedì 25 maggio, si è formata una tempesta di supercelle sul Belgio . È stato descritto dal meteorologo belga Frank Deboosere come "uno dei peggiori temporali degli ultimi anni" e ha causato molti danni in Belgio, principalmente nelle province delle Fiandre orientali (nei dintorni di Gand ), nel Brabante fiammingo (nei dintorni di Bruxelles) e ad Anversa. . Il temporale si è verificato tra l'una e le quattro del mattino. Un numero incredibile di 30.000 fulmini è stato registrato in 2 ore, inclusi 10.000 fulmini a terra. In alcuni punti sono stati osservati chicchi di grandine fino a 6 cm di diametro e sono state registrate raffiche di vento di oltre 90 km/h. A Melle, vicino a Gand, è stata registrata una raffica di 101 km/h. Gli alberi sono stati sradicati e spazzati via su diverse autostrade. A Lillo (a est di Anversa) un treno merci è stato scaraventato fuori dai binari.
Il 18 agosto 2011, il festival rock Pukkelpop a Kiewit , è stato colpito da una supercella associata a un mesociclone intorno alle 18:15. Sono stati segnalati venti di forza tornadica , alberi di diametro superiore a 30 cm sono stati sradicati e le tende sono state sradicate. La grandine ha devastato la zona. Secondo quanto riferito, cinque persone sono state uccise e più di 140 sono rimaste ferite. Un'altra persona è morta una settimana dopo. L'evento è stato sospeso. Autobus e treni sono stati mobilitati per riportare gli spettatori nelle loro case.
La mattina del 17 giugno 2013, un violento temporale ha colpito Parigi dove, secondo le testimonianze, era buio alle 10:50. L'evento è durato solo una decina di minuti e il sole è riapparso nel pomeriggio. Questo sistema tempestoso ha spazzato rapidamente il quartiere nord-occidentale della Francia e ha causato localmente forti grandinate. Secondo il gruppo Keraunos, un sistema organizzato di tempeste di supercelle ha colpito l'Île-de-France. Le foto scattate mostrano la presenza di archi e cumulonembi hanno una forma circolare tipica delle supercelle. Inoltre, l' energia potenziale di convezione disponibile ( EPCD ) era di 4000 J /kg e l' indice di sollevamento ( LI ) era di -12 K aggiunto a un wind shear superiore molto forte. Inoltre, nella parte superiore del cumulonembo, la temperatura era di -70 ⁰C. Tutte le condizioni erano quindi soddisfatte perché si verificasse un evento estremo.
Nella notte tra l'8 e il 9 giugno 2014, l' Île-de-France è stata attraversata da diverse strutture di supercelle sotto le quali l'attività elettrica era particolarmente importante, dando luogo così a un susseguirsi ininterrotto di fulmini per 3 ore, da 22 ore a 1 del mattino, seguite da grandinate con chicchi di grandine fino a 7-8 cm di diametro.
Il Tornado Alley è una regione degli Stati Uniti, dove si verificano molte condizioni meteorologiche avverse come i tornado. Mentre le tempeste di supercelle possono colpire in qualsiasi momento tra marzo e novembre, si verificano più spesso in primavera. Numerosi avvisi di tornado vengono emessi in primavera e in estate.
Gainesville , in Georgia , è stato il luogo della serie di tornado del 1936 che è stata la quinta serie più letale nella storia degli Stati Uniti . Gainesville fu devastata e 203 persone furono uccise.
Il 3 giugno 1980, una serie di 7 tornado colpì Grand Island, nel Nebraska , uccidendo 5 persone e ferendone 200.
Il tornado Elijah in Manitoba il 22 giugno 2007 è il primo tornado mai segnalato di forza F5, il massimo della scala Fujita , in Canada. Questo tornado è stato anche uno dei più potenti del Nord America tra il 1999 e il 2007, con solo un altro F5 segnalato durante questo periodo. Ha toccato il suolo per circa 35 minuti e ha percorso una distanza di circa 5,5 chilometri lungo un corridoio largo 300 metri. Diverse case sono state rase al suolo, ma nessuno è rimasto ferito o ucciso dal tornado.
Il 3 maggio 1999, una massiccia serie di 66 tornado ha colpito l' area di Oklahoma City, incluso un tornado di forza F5. In tutta la regione ( Oklahoma , Kansas e Texas ), sono stati registrati 141 tornado.
Nel maggio 2013, una serie di tornado ha causato ingenti danni nell'area di Oklahoma City. La prima ondata di tornado si è verificata dal 18 al 21 maggio. Uno dei tornado di forza F5 noto come Tornado di Moore è stato inizialmente avvistato a Newcastle, è passato attraverso Oklahoma City ed è atterrato per 39 minuti. Colpì la regione densamente popolata di Moore . Il vento ha raggiunto una velocità di 190 nodi o 340 km/h. Il bilancio sale a 23 morti e 377 feriti. Altri 61 tornado sono stati ufficialmente registrati e il numero totale potrebbe salire a 95. Nella notte del 31 maggio, altre 9 persone sono state uccise da una nuova serie di tornado nella regione.
Il Sudafrica assiste più volte all'anno a tempeste di supercelle associate a tornado isolati. Molto spesso, questi tornado si verificano nelle aree agricole causando pochi danni alle proprietà e quindi un gran numero di tornado che si verificano in Sudafrica non viene segnalato. La maggior parte delle tempeste di supercelle si sviluppa nelle parti centrali, nel nord e nel nord-est del paese. Il Free State , Gauteng , KwaZulu-Natal sono generalmente le province in cui questi temporali sono più comuni. Tuttavia, la presenza di tempeste di supercelle non è limitata a queste province. Occasionalmente, la grandine può diventare più grande delle dimensioni di una pallina da golf e si verificano anche tornado, sebbene rari.
Il 6 maggio 2009, i radar sudafricani locali hanno identificato un'eco del gancio nettamente definita. Le immagini satellitari hanno mostrato la presenza di una grande tempesta di supercelle. In questa zona sono state segnalate forti piogge, forti venti e forti grandinate.
Domenica 2 ottobre 2011, 2 devastanti tornado hanno colpito due regioni separate del Sudafrica nello stesso giorno, a ore di distanza. Il primo, classificato F2, ha colpito Meqheleng vicino a Ficksburg , Free State . Ha devastato capanne e case, sradicato alberi e ucciso un bambino. Il secondo ha colpito Duduza, vicino a Nigel nella provincia di Gauteng , anch'essa classificata come F2. Questo tornado ha devastato un'intera parte della città e ucciso due bambini, distruggendo baracche e bassifondi.
Da un lato, le correnti ascensionali all'interno di un cumulonembo associato a una tempesta di supercelle possono raggiungere i 45 m/s (90 nodi ) che corrispondono alla velocità del vento associata a un ciclone tropicale di bassa intensità. Inoltre, la turbolenza all'interno della nuvola può essere estrema e rompere un aereo. È quindi estremamente pericoloso volare all'interno di un simile mostro.
D'altra parte, le raffiche discendenti nella zona delle precipitazioni possono essere estremamente violente e impedire qualsiasi atterraggio di aerei. È quindi fortemente raccomandato dalle autorità di regolamentazione, come la US FAA , di allontanarsi il prima possibile dalla zona senza precipitazioni e di atterrare il più lontano possibile dal temporale. Pertanto, la FAA raccomanda che gli aerei non si avvicinino entro 20 miglia nautiche (37 km) da forti temporali.