Introduzione
La mattina di Ferragosto del 2024 è stata caratterizzata dalla formazione in prossimità della Costa Azzurra di una vasta struttura temporalesca che, pur mantenendo la parte più attiva sul mare, spostandosi verso levante ha interessato anche le nostre coste con fenomeni molto intensi, fortunatamente di breve durata e con potenziale in progressiva diminuzione. Gli effetti più rilevanti sono stati le numerose fulminazioni, le piogge intense su brevi durate e soprattutto quelli causati dalle violente raffiche di vento associate al transito del temporale, i cosiddetti downbursts, per i quali non esiste un’allerta specifica, che hanno causato diversi danni, seppur non catastrofici, e numerosi interventi da parte dei Vigili del Fuoco e della Protezione Civile.
Successivamente a questi eventi, si sono scatenate molte polemiche sui social circa la mancata allerta. Ma in effetti questi fenomeni meteorologici, chiamati appunto downbursts, sono caratterizzati dal fatto di colpire aree non troppo estese e di avere una rapida evoluzione, una forte intensità associata ad una breve durata, il che li rende difficili da prevedere con una certa accuratezza.
Il termine "downburst" potrebbe non essere molto conosciuto dal grande pubblico, ma si riferisce a un fenomeno meteorologico estremamente potente e talvolta distruttivo, intensamente studiato a partire dai primi anni ‘80. In breve, si tratta di una discesa rapida e concentrata di aria fredda dall'alto verso il basso; giunta al suolo si diffonde in tutte le direzioni. Questo movimento crea venti molto forti che possono causare danni significativi su vasta scala, simili a quelli provocati da un tornado, sebbene la loro natura e origine siano diverse
Ma andiamo per ordine, e cerchiamo prima di capire esattamente cosa sono di downbursts, cosa li differenziano dai tornado, come si formano e quali sono le loro tipologie, quanto sia possibile in qualche modo prevederli e quali strategie di mitigazione dei rischi associati a questi eventi estremi possano essere messe in atto.
Definizione di downburst
Il termine downburst fu coniato da Tetsuya Theodore Fujita, noto per la scala dei tornado (figura 1), in seguito a un incidente aereo accaduto nel 1976 e causato da violenti venti di quel tipo.
Fig. 1 - Scala Fujita dei tornado
Il WMO (World Meteorological Organization) - agenzia specializzata delle Nazioni Unite dedicata alla cooperazione e al coordinamento internazionali in merito allo stato e al comportamento dell’atmosfera terrestre, alla sua interazione con la terra e gli oceani, al tempo meteorologico, al clima che produce e alla conseguente distribuzione delle risorse idriche - definisce il downburst come una violenta e dannosa corrente d’aria discendente che raggiunge la superficie del terreno, associata a un forte temporale. Quindi sono venti potenti che scendono da un temporale e si diffondono rapidamente una volta che colpiscono il suolo. Questi venti, che possono arrivare a velocità fino a 270 km/h, possono facilmente causare danni simili a quelli di un tornado di intensità F2 – F3, tanto da venire talvolta interpretati erroneamente proprio come tornado.
Differenze tra downburst e tornado
Le principali differenze tra un downburst ed un tornado sono espresse da due parole: IN e OUT (NOAA, 2019):
* IN – tutti i venti confluiscono IN un tornado. I detriti spesso giacciono ad angoli a causa della curvatura dei venti in entrata
* OUT – tutto il vento scorre OUT da un downburst. I detriti spesso giacciono in linee rette (da qui il termine “venti in linea retta”) parallele al flusso del vento in uscita
Praticamente, mentre sia i downbursts che i tornado possono causare danni simili, le loro dinamiche sono completamente diverse. I tornado sono vortici rotanti che si estendono dal suolo alla base di una nube temporalesca, con venti che ruotano attorno a un centro di bassa pressione. I downbursts, al contrario, non ruotano ma si manifestano come un flusso discendente di aria. Una differenza chiave nei danni è la direzione: i tornado causano danni distribuiti in modo caotico, con detriti sparsi in direzioni diverse, mentre i downbursts tendono a schiacciare e spingere gli oggetti verso l'esterno in un modello più lineare. Difatti dopo il loro passaggio si possono osservare alberi, cartelloni pubblicitari e pali della pubblica illuminazione divelti o sradicati verso un’unica direzione (figura 2),
Fig. 2 - Alberi abbattuti da un violento downburst. Evidente la traccia di tipo lineare lungo la linea di massima intensità del vento e divergente ai lati. Foto: Dr. Nolan T. Atkins.
cosa che non può avvenire con i tornado e le più classiche trombe d’aria (figura 3).
Fig. 3 - Simmetria circolare tipica dei danni da tornado con gli alberi disposti su più direttrici, indice di moti vorticosi. Foto: Dr. Nolan T. Atkins.
La distinzione tra un “tornado” e un “downburst” non consiste in una mera questione accademica o formale, ma è assolutamente necessaria per ricostruire correttamente tutta la dinamica, dalla genesi dell'evento fino alla manifestazione dei suoi effetti al suolo.
Purtroppo il più delle volte forti raffiche di vento, associate o meno a downburst, sono denominate con termini fuori luogo, tra cui tornado, tromba d’aria, bomba d’aria, uragano, ciclone, tifone... Se il termine downburst appare troppo tecnico, si può ricorrere a parole del tipo “violente raffiche”, “tempesta di vento”, “bufera”, “fortunale”, “fortissimo temporale” ecc. che non includono il moto vorticoso inteso come tornado o tromba d’aria.
L'analisi dei fattori meteorologici che hanno innescato il fenomeno, la descrizione della tipologia dei danni e delle caratteristiche dell’evento stesso (tipologia di nubi, immagini radarmeteorologiche ecc.) deve essere "coerente" con quanto realmente accaduto, altrimenti la valenza dello studio scientifico viene meno e, in definitiva, la possibilità di comprendere e, si auspica, prevedere con un sufficiente margine di tempo eventi di questo genere.
Come si forma un downburst
In generale, il processo di formazione di un temporale inizia con la presenza di correnti ascensionali, cioè di masse di aria calda che si spostano dal basso verso l’alto (figura 4). Questo spostamento è dovuto al calore che il suolo scaldato dal Sole cede all’ambiente circostante e all’evaporazione dell’acqua che si trova nel terreno, nelle piante e nelle masse d’acqua. L’aria calda è meno densa di quella fredda, di conseguenza sale verso gli strati alti dell’atmosfera.
Fig. 4 – Schema delle correnti convettive del temporale
La fase di accumulo può durare a lungo e porta le nuvole a svilupparsi verticalmente, con la loro sommità che può arrivare fino a 12mila metri di altitudine (figura 5).
Fig. 5 - Lanesville, IN. 29 maggio 2006. Alan Stewart
Con queste dimensioni la nuvola diventa un sistema via via più complesso, poiché tra il suo punto più alto e quello più basso ci sono svariati chilometri, con condizioni di pressione e di temperatura anche molto diverse.
Mentre in basso le correnti ascensionali più calde che arrivano dal suolo continuano ad alimentare la nuvola con altra aria umida e instabile (frecce rosse nella figura 6), nella parte più alta le minuscole gocce d’acqua iniziano a unirsi tra loro e a diventare sempre più grandi e in parte a congelare, formando blocchi di ghiaccio che potranno dare origine alla grandine.
Fig. 6 - Elizabethtown, KY. 5 giugno 2007. Steven Townsend
Se le correnti ascensionali non sono particolarmente intense, l’aria più fredda e densa nella nuvola inizia a cadere verso il basso insieme alle gocce d’acqua e al suolo piove, con intensità relativamente moderata: un comune acquazzone per intenderci. Se invece le correnti di aria calda dal basso sono molto intense, le cose cambiano.
Dopo un prolungato periodo di alte temperature – come per esempio durante un’ondata di caldo simile a quella che abbiamo avuto nelle scorse settimane – il suolo dissipa calore per più tempo e questo produce correnti ascensionali più forti e persistenti. Queste riescono a risalire fino agli strati più alti della nuvola e a fare in modo che al suo interno restino sospese le gocce di acqua e i blocchi di ghiaccio, che quando raggiungono gli strati più bassi della nuvola vengono nuovamente spinti verso l’alto. Il processo porta a un grande accumulo di energia, che verrà dissipata dalla nuvola nel momento in cui le correnti ascensionali non saranno più così intense. È come se pioggia e ghiaccio fossero tenute sospese e libere di crescere da un enorme ventilatore messo a terra e puntato verso l’alto, che a un certo punto si spegne lasciando che cadano.
Nella produzione del downburst, quel grande nucleo di pioggia e grandine che la corrente ascensionale aveva trattenuto nelle parti superiori della tempesta cade rapidamente verso il suolo (freccia verde nella figura 6). Cade molto rapidamente e trascina con sé molta aria, guadagnando velocità mentre precipita verso terra. Se l'aria sotto la base della tempesta ha una bassa umidità relativa, la velocità della corrente discendente aumenterà ulteriormente poiché parte della pioggia che entra nell'aria secca evapora e raffredda l'aria, rendendola "più pesante". Quindi, se c'è anche una corrente di aria secca che entra nella tempesta in alto (frecce blu nella figura 6), il raffreddamento per evaporazione può aumentare ulteriormente e la corrente discendente diventa ancora più forte.
Il downburst è ormai in corso e sta per avere i propri effetti. La grande colonna d’aria in caduta raggiunge il suolo verticalmente e si diffonde rapidamente in ogni direzione, un po’ come fa l’acqua che esce da un rubinetto quando colpisce il fondo del lavello. Si generano venti che soffiano pressoché orizzontalmente a una velocità che in molti casi può superare abbondantemente i 100 chilometri orari. Il rapido spostamento d’aria fa sì che la pioggia viaggi per lunghi tratti quasi parallelamente al suolo prima di raggiungerlo (figura 7).
Fig. 7 - Georgetown, Kentucky. 18 luglio 2007
Questo tipo di vento può durare da pochi minuti fino a una trentina di minuti, perché genera effetti che si ripercuotono su buona parte del sistema temporalesco, portando a un rapido abbassamento della temperatura al suolo, alla ulteriore riduzione delle correnti ascensionali e quindi a ulteriori precipitazioni. Inoltre i danni che può causare sono enormi, soprattutto in aree urbane o densamente popolate.
Tipologie di downburst
I downbursts possono essere categorizzati in base alla scala in microburst e macroburst:
* Microburst: Si tratta di un downburst con un'area di impatto inferiore ai 4 chilometri di diametro e venti dannosi fino a 270 km/h che persistono per 5 - 15 minuti. Nonostante la sua dimensione relativamente piccola, può essere estremamente pericoloso, in particolare per l'aviazione. A causa della sua natura concentrata e della breve durata, i piloti possono avere difficoltà a reagire in tempo, soprattutto durante le fasi di atterraggio o decollo.
* Macroburst: Questa tipologia copre un'area superiore ai 4 chilometri di diametro e venti dannosi fino a 215 km/h che persistono per 5 - 30 minuti. Sebbene i venti generati da un macroburst possano essere leggermente meno intensi rispetto a quelli di un microburst, la maggiore estensione dell'area colpita rende questo fenomeno ugualmente pericoloso. Un macroburst può causare danni estesi a infrastrutture e vegetazione, causando devastazioni su larga scala.
In base alla presenza ed intensità delle precipitazioni i downbursts si dividono in due tipologie:
* Dry downburst: il downburst secco è caratterizzato da poca o nessuna precipitazione durante il periodo di deflusso e solitamente associato a virga da altocumuli di medio livello o cumulonembi ad alta base
* Wet downburst: il downburst umido, al contrario, è spesso accompagnato da forti precipitazioni di pioggia e grandine durante il periodo di deflusso ed è solitamente associato a forti pozzi di precipitazione da temporali. Rappresenta la stragrande maggioranza dei downbursts che si verificano in Italia.
Come prevedere un downburst
I segni premonitori di un downburst possono essere difficili da individuare, ma ci sono alcuni indicatori che possono aiutare a prevedere questo fenomeno:
1. Nubi a mensola: La presenza di nubi a mensola (shelf clouds) sotto una tempesta può indicare la possibilità di un downburst (figura 8). Queste nubi appaiono come una struttura orizzontale e arcuata alla base della tempesta.
Fig. 8 – Shelf cloud con striature. Foto di Alberto Gobbi.
2. Raffiche di vento improvvise: Un aumento improvviso della velocità del vento, soprattutto se accompagnato da un cambiamento nella direzione del vento, può essere un segnale di un downburst imminente.
3. Precipitazioni intense: Piogge molto intense o grandine possono precedere un downburst. La caduta rapida di grandi quantità di pioggia o grandine può contribuire alla formazione di correnti discendenti potenti.
4. Cambiamenti di temperatura: Un calo rapido della temperatura può indicare l’arrivo di un downburst, poiché l’aria fredda discendente raggiunge il suolo.
5. Radar Meteorologico: I radar meteorologici moderni possono rilevare i segni di un downburst, come le correnti discendenti intense e le variazioni di velocità del vento all’interno di una tempesta. Sul radar, per avvisare di questo tipo di tempesta, i meteorologi cercano in genere flussi d'aria convergenti nella sezione centrale della tempesta e un grande nucleo di precipitazioni trattenuto in alto da una forte corrente ascensionale (figura 9).
Fig. 9 - Come può apparire un downburst sul radar. I colori viola mostrano le forti precipitazioni in quota nella tempesta e quelle che scendono verso terra sul lato sinistro di questa immagine
6. Radar Doppler: I meteorologi cercano segnali nelle scansioni radar Doppler dei livelli medi e superiori delle tempeste, segnali nell'ambiente circostante le tempeste e il comportamento delle tempeste (figura 10).
Fig. 10 - Un evento downburst dannoso nell'Oklahoma centrale il 14 giugno 2011. I dati di riflettività vengono visualizzati a sinistra con i dati di velocità a destra
Essere consapevoli di questi indicatori può aiutare a prendere precauzioni tempestive e ridurre i rischi associati a questo fenomeno meteorologico estremo.
Come ridurre al minimo i rischi associati ad un downburst
Come abbiamo visto i downbursts sono fenomeni meteorologici intensi caratterizzati da forti raffiche di vento discendenti che possono causare danni significativi. Abbiamo anche detto che prevenirli del tutto non è possibile, ma esistono strategie per ridurre al minimo i rischi associati a questi eventi. Ecco alcune misure preventive che posso essere messe in atto:
1. Monitoraggio meteorologico:
- Utilizzare radar meteorologici avanzati per individuare tempestivamente le condizioni favorevoli alla formazione di downburst.
- Installare stazioni meteorologiche locali per monitorare le variazioni rapide di vento e pressione atmosferica.
2. Allerta tempestiva:
- Diffondere rapidamente allarmi meteorologici tramite sistemi di comunicazione di emergenza.
- Utilizzare applicazioni mobili e servizi di messaggistica per avvisare la popolazione a rischio.
3. Pianificazione urbana e infrastrutturale:
- Progettare edifici e infrastrutture in aree vulnerabili con materiali resistenti al vento.
- Piantumare alberi e arbusti che possano fungere da barriere naturali contro i venti.
4. Addestramento e preparazione:
- Educare la popolazione su come comportarsi durante un downburst, ad esempio rimanendo al riparo lontano da finestre e oggetti che potrebbero essere sollevati dal vento.
- Organizzare esercitazioni di emergenza per simulare le procedure da seguire in caso di allerta.
5. Gestione del territorio:
- Evitare la costruzione di strutture temporanee o vulnerabili in aree ad alto rischio di downburst.
- Mantenere le aree boschive e i parchi urbani ben curati per ridurre il rischio di danni dovuti alla caduta di alberi.
Conclusioni
Il downburst è un fenomeno meteorologico potente e insidioso che, nonostante la sua breve durata, può causare danni ingenti. Comprendere la sua formazione e i suoi effetti è fondamentale per la prevenzione e la gestione delle emergenze, soprattutto in un'epoca in cui i cambiamenti climatici possono influenzare la frequenza e l'intensità di eventi atmosferici estremi. Con la giusta preparazione e tecnologia, tuttavia, è possibile ridurre al minimo i rischi associati a questo fenomeno naturale.
