Un milione di dollari per risolvere una grande domanda della meteorologia: quando una supercella genera un tornado
Un gruppo di scienziati statunitensi studierà in che modo la turbolenza negli strati inferiori dell'atmosfera influisca sulla formazione dei tornado. L'obiettivo è individuare quali tempeste abbiano un maggiore potenziale di generare tornado e migliorare gli avvisi.
Prevedere un temporale non è sempre sufficiente per stabilire se questa finirà per generare un tornado. Sebbene i meteorologi dispongano di strumenti sempre più avanzati, determinare quali di queste tempeste daranno origine a uno dei fenomeni più distruttivi della natura rimane una sfida.
Per compiere progressi in questa direzione, i ricercatori della Pennsylvania State University, negli Stati Uniti, studieranno come la turbolenza atmosferica possa influenzare lo sviluppo dei tornado.
La ricerca mira a comprendere meglio i meccanismi che scatenano questi fenomeni e, a lungo termine, a contribuire all’emissione di allerte più precise e tempestive, che consentano alla popolazione di disporre di più tempo per mettersi al riparo.
La turbolenza, un elemento fondamentale nella formazione dei tornado
Il progetto è guidato da Paul Markowski, professore emerito e direttore del Dipartimento di Meteorologia e Scienze atmosferiche dell’università. Il suo lavoro si basa su una ricerca pubblicata nel 2024, in cui ha effettuato simulazioni numeriche delle supercelle: tempeste elettriche intense caratterizzate da correnti ascensionali rotanti.
A differenza di altri modelli che semplificano le condizioni atmosferiche, quelle simulazioni hanno incorporato ambienti turbolenti più realistici. I risultati hanno suggerito che i tornado potrebbero formarsi attraverso meccanismi diversi da quelli identificati nelle simulazioni precedenti, che utilizzavano atmosfere meno complesse.
Tuttavia, rimane ancora una domanda fondamentale a cui rispondere: queste strutture turbolente favoriscono davvero la formazione dei tornado nell’atmosfera? Gli scienziati ritengono che potrebbero svolgere un ruolo importante, anche se devono ancora determinare in quali circostanze ciò avvenga e quale sia la loro reale influenza.
Quali condizioni potrebbero favorirne lo sviluppo?
Per rispondere a questa domanda, il team combinerà simulazioni numeriche, tecniche di apprendimento automatico e misurazioni ottenute durante precedenti campagne di osservazione. I ricercatori analizzeranno diversi contesti meteorologici per verificare se la turbolenza costituisca un fattore rilevante in tutti essi o solo in determinate condizioni.
Secondo Kevin Bowley, professore di meteorologia e membro del progetto, queste strutture possono manifestarsi quando diminuisce il riscaldamento solare della superficie, una situazione comune durante le prime ore della notte. Possono presentarsi anche in condizioni di vento forte.
Se si confermasse che queste caratteristiche aiutano a distinguere le supercelle con maggiore potenziale tornado, potrebbero diventare indicatori aggiuntivi per i meteorologi. In ogni caso, i temporali possono svilupparsi in diverse combinazioni di instabilità atmosferica e variazioni del vento con l’altitudine, pertanto sarà necessario verificare se il meccanismo funziona in scenari diversi.
Supercomputer e palloni aerostatici per studiare l’interno delle tempeste
Una parte fondamentale della ricerca sarà condotta tramite simulazioni ad alta risoluzione su Roar, il supercomputer della Pennsylvania State University. Questi strumenti consentono di rappresentare l’evoluzione di una tempesta con un livello di dettaglio difficile da ottenere tramite osservazioni dirette.
In un fenomeno reale, gli strumenti non sono in grado di registrare tutte le variabili in ogni punto dell’atmosfera e le misurazioni contengono errori. I modelli computazionali, invece, consentono di analizzare grandi volumi di informazioni e di modificare le condizioni iniziali per studiare come reagisce il sistema.
Il team esaminerà inoltre le misurazioni di temperatura e pressione raccolte tra il 2017 e il 2022 nel corso di progetti sul campo finanziati dalla NSF. Per ottenere tali dati, Markowski e la professoressa Yvette Richardson hanno utilizzato piccoli palloni dotati di sensori in grado di registrare le condizioni all’interno delle supercelle.
La combinazione di queste osservazioni con le nuove simulazioni contribuirà a ricostruire la distribuzione del vento, della temperatura e dell’umidità a diverse altitudini.
L’obiettivo finale è quello di tradurre queste conoscenze in previsioni a breve termine più accurate e in allerte meteorologiche più efficaci. Sebbene sia ancora necessario verificare la portata dei risultati, comprendere perché alcune tempeste generano tornado e altre no potrebbe rappresentare un importante passo avanti per anticipare questi fenomeni e ridurne le conseguenze.