Alla scoperta dei pirocumulonembi, le grandi nuvole di fuoco create da incendi ed eruzioni vulcaniche

Il pirocumulo (o pyrocumulus / flammagenitus) e il pirocumulonembo (pyrocumulonimbus o cumulonimbus flammagenitus) sono tipi speciali di nubi che si formano grazie al calore intenso generato da incendi (soprattutto boschivi) o eruzioni vulcaniche, molto intensi.

Quando il pirocumulo continua a svilupparsi verticalmente in modo molto intenso, diventa un vero e proprio cumulonembo. Può raggiungere l’alta troposfera o addirittura la bassa stratosfera (fino a 10-18 km di altezza). Queste nuvole possono produrre fulmini, precipitazioni, forti raffiche di vento e, in casi estremi, perfino tornado di fuoco (fire tornado).

Come nasce un pirocumulonembo?

A differenza di quanto accade con la formazione di un Cumulo o Cumulonembo, dove la convezione che guida lo sviluppo delle nuvole è innescata dalla forte insolazione del suolo e alla presenza di aria più fredda del normale nella media e alta troposfera, nel caso di un incendio boschivo è l'intensa fonte di calore a generare un'ascesa molto importante di aria molto calda mista a gas e fumo e particelle di cenere, prodotto della combustione di materia vegetale.

Quando questa enorme colonna di fumo e calore raggiunge una certa altezza, lì dove l'ambiente è abbastanza freddo, il vapore acqueo, che in grandi quantità riesce ad arrivare lassù, cambia stato. A questo punto si formano goccioline di acqua e primi embrioni di ghiaccio ed inizia a formarsi il pirocumulonembo. La nube assume, nella sua parte superiore, la forma di un cavolfiore.

Il vapore acqueo che accompagna il fumo, raggiungendo gli strati più alti della troposfera, può trovare aria più fredda e cambiare stato formando goccioline di acqua liquida. Questo è il modo in cui si formano le nuvole di tipo cumulo o cumulonembo.

Possono superare i 10 km di altezza

I pirocumulonembi generati da grandi incendi boschivi riescono a raggiungere altitudini superiori agli 11-12 chilometri (il livello della tropopausa alle medie latitudini) e penetrano nella bassa stratosfera. I forti venti che soffiano nella parte superiore della troposfera e nella parte inferiore della stratosfera aiutano a diffondere la copertura nuvolosa in orizzontale ed a trasportare le minuscole particelle di fumo per lunghe distanze.

A seconda dello sviluppo verticale raggiunto dal pirocumulonembo, la nuvola risultante può essere un Cumulus flammagenitus (sviluppo piccolo o intermedio), un Cumulus congestus flammagenitus (grande sviluppo) o anche un Cumulonimbus calvus flammagenitus (grande sviluppo e attività elettrica).

Mentre nella parola pyrocumulus, il prefisso pyro- ha la sua origine nel termine greco pyros, che significa "fuoco", nel caso di "flammagenitus", il significato è "generato da fiamma o fuoco", quindi quel nome è stato scelto per identificare le nuvole generate sia dagli incendi boschivi che dalle eruzioni vulcaniche.

La maggior parte di questi incendi è causata dall'uomo, quindi la nube risultante, oltre ad includere nel suo nome il termine flammagenitus, dovrebbe includere anche homogenitus (nube creata da attività umana), anche se nell'Atlante Internazionale delle Nubi della WMO questo termine si usa solo per le scie di condensazione degli aerei, o ai grandi pennacchi che si formano sopra le torri di raffreddamento delle centrali elettriche.

Il caso dei pirocumuli etnei

In Italia queste nuvole si possono notare frequentemente durante i parossismi dell’Etna. Proprio come i cumuli e i più imponenti cumulonembi temporaleschi (che possono superare i 10-12 km di altezza) i “pirocumulonembi” crescono in altezza per convezione, venendo alimentati da fonti di calore di una certa consistenza, derivate appunto dall’eruzione vulcanica di tipo esplosivo, che favoriscono lo sviluppo delle cosiddette “termiche”, le intense correnti ascensionali che generano l’imponente nube cumuliforme.

Questa “bolla di aria calda e umida”, mischiata alla cenere e ai gas prodotti dalla stessa eruzione, progredisce verso l’alto. Raggiunta una determinata quota parte del vapore acqueo contenuto in seno a questa nuvola di detriti vulcanici comincia a saturarsi, con l’attivazione del processo di condensazione che determina la nascita della nube stessa.

Generalmente, quando si avvia il processo di condensazione, si aggiunge ulteriore calore latente di condensazione che sommandosi al calore proveniente dalla fonte di calore continua a supportare l’attività convettiva, con forti moti ascensionali che contribuiranno a far crescere in altezza la nube.

Solitamente questo tipo di nubi detritiche, dalla base non sempre ben determinabile per via delle colonne di cenere sollevate dall’irruenza dell’eruzione, possono raggiungere un notevole sviluppo verticale, arrivando fino al limite superiore della troposfera, e in qualche caso a bucare la troposfera sfondando fino in stratosfera, con la classica incudine (simile a quella dei grandi cumulonembi) che a quelle quote, con temperature largamente negative, fino a -50°C -60°C, tende interamente a ghiacciarsi ed espandersi in orizzontale.

Se il “pirocumulo”, dopo aver esaurito tutta la quantità di vapore acqueo a disposizione, riesce a superare i 10-12 km di spessore, arrivando a sfondare fino in stratosfera, può anche produrre attività elettrica, come nei cumulonembi, e precipitazioni sotto forma di granelli di cenere e materiale lavico in caduta dalla base della stessa nube vulcanica.

Nelle fasi più parossistiche di una eruzione, quando un pennacchio di ceneri sovrasta il vulcano, non è infrequente notare la presenza di fulmini. I fulmini associati alle eruzioni vulcaniche iniziano a manifestarsi parecchi minuti dopo che è avvenuta l’esplosione, quando la nuova nuvola di cenere si sta strutturando. I fulmini vengono innescati dalle particelle sospese di materiali vulcanici che compongono la nube, nei quali si attivano meccanismi di accumulo di carica elettrica opposta che alla fine scatenano la scarica elettrica all’interno del “pirocumulo”.