Ecco come le invasioni di aria secca dalla stratosfera possono generare tornado distruttivi

Recenti studi hanno evidenziato come spesso gli eventi tornadici che interessano l’Europa, e soprattutto il Nord America, sono provocati da una serie di fattori, fra cui le invasioni di aria molto fredda e secca dalla stratosfera.

Si è notato come molte volte tornado di una certa importanza si sono generati in presenza di importanti abbassamenti di altezza della tropopausa dinamica. Le ondulazioni della tropopausa causano due differenti tipi di anomalie che possono essere positive o negative. Parliamo di anomalie positive quando “aria stratosferica” invade la parte più alta della troposfera, determinando le cosiddette “invasioni stratosferiche“ nella tropopausa, che possono finire all‘interno del ramo principale della “corrente a getto“.

Le anomalie negative si verificano quando è l’aria troposferica che si alza fino al limite della stratosfera, provocando le “invasioni di aria troposferica“ in stratosfera.

Nel primo caso lo spessore della troposfera subisce un abbassamento legato ad una circolazione ciclonica (ciclogenesi), che determina condizioni di spiccata instabilità “baroclina”, con la stabilità statica che diminuisce nella parte inferiore dell’anomalia.

Nel secondo caso la troposfera tende a sollevarsi verso il limite della stratosfera per l’azione di una circolazione anticiclonica, con la stabilità statica che invece aumenta sempre più nella parte inferiore dell’anomalia, favorendo un incremento della stabilità atmosferica, partendo dai medi e bassi strati.

A proposito delle invasioni di aria dalla stratosfera

Prendendo per esempio le nostre latitudini, quando si presenta una anomalia positiva nei valori di “vorticità potenziale isoentropica”, significa che la tropopausa tende ad abbassarsi fino a far intrufolare aria secca stabilmente statica, con alti valori “vorticità potenziale isoentropica” di origine stratosferica nella troposfera sottostante.

In questo caso la sovrapposizione di aria secca e vorticosa stratosferica, con alti valori di “vorticità potenziale isoentropica”, sopra le masse d’aria umide come quelle che vanno a confluire in una depressione, genera una veloce destabilizzazione della colonna d’aria per il notevole “gradiente igrometrico verticale”, agevolando la formazione di imponenti sistemi nuvolosi cumuliformi che possono dare la stura a forti piogge e temporali anche intensi.

In tali contesti, con scorrimenti di aria stratosferica molto secca nell’alta troposfera, si possono originare delle fasi di forte maltempo che possono dare luogo anche ad insidiosi sistemi temporaleschi autorigeneranti, in grado di scaricare in poche ore precipitazioni di carattere torrenziale.

L’ondata di tornado avvenuta in pianura Padana nel settembre 2021

Un caso studio è stato quello del 19 settembre 2021, quando si sono sviluppati sette tornado in poche ore in Pianura Padana, un evento inusuale.

In quell’occasione l’area padane è stata interessata dal transito, in media troposfera, di una marcata anomalia di vorticità potenziale isoentropica sulla pianura lombarda, con valori di pressione che passano da 250 hPa (circa 10500 m di quota) fra Romagna e basso Veneto, fino a valori di 550 hPa in entrata sul basso Piemonte (circa 5000 m di quota), anche più bassi al traverso della Lombardia occidentale.

Questa intrusione di aria stratosferica, fino a 4000 metri, ha causato fin da subito un drastico aumento della vorticità, del gradiente igrometrico verticale e del wind shear verticale. Mentre nei bassi strati si venivano a formare pure delle linee di confluenza del vento, pronte ad alimentare intensi moti verticali, fin dai bassi strati.

Insomma, tutti ingredienti di forte instabilità atmosferica che hanno generata un intenso “forcing convettivo” sulla pianura Padana, con il rapido sviluppo di “celle temporalesche”, sistemi convettivi a mesoscala e persino “supercelle” che hanno prodotto diversi tornado.

Nonostante i parametri non particolarmente elevati, vedi il Cape (Convective Available Potential Energy), è bastata questa massiccia “intrusione secca”, direttamente dalla stratosfera, ad originare i temporali mesociclonici, da cui sono nati i vari tornado che hanno seminato tanti danni, soprattutto nel modenese, dove l’aeroclub di Carpi è stato completamente distrutto.