Contesto 2: condizioni necessarie alla formazione dei cicloni tropicali

Parole chiave: Forza di Coriolis, temperatura dell'acqua, gradiente di vento, cambiamenti climatici, analisi statistica

Come e dove si formano gli uragani?

Discuteremo, in particolare, degli uragani che riguardano la regione del Golfo del Messico, le cui radici sono da trovarsi in Africa, nella regione prossima all'equatore. Le tempeste tropicali si formano nell'area in cui i venti dominanti provenienti da nord si incontrano con quelli provenienti da sud. Una volta formate si muovono verso ovest e appaiono come piccole zone di bassa pressione sopra l'oceano. Non è possibile prevedere se e quando si trasformeranno in tempesta tropicale, poiché le condizioni sono molto complesse.

I fattori determinanti sono:

a) Rotazione terrestre (forza di Coriolis)
b) alta temperatura dell'acqua
c) assenza del gradiente di vento

a) Forza di Coriolis

I vortici di una tempesta sono causati dalla rotazione terrestre. La forza di Coriolis non permette al vento di essere spinto al centro di una zona di bassa pressione, dove invece l'aria si avvolge a spirale. Tuttavia la forza di Coriolis è piuttosto bassa all'equatore, mentre le regioni comprese tra i 10 e i 35° di latitudine sono particolarmente colpite dalle tempeste poichè la temperatura dell'acqua e la forza di Coriolis qui sono sufficientemente grandi.

Nell'emisfero nord la forza dei Coriolis devia il vento verso destra facendo ruotare le masse d'aria intorno alla depressione in senso antiorario. Nell'emisfero meridionale, invece, accade l'opposto.

2. La forza di Coriolis causa un movimento antiorario delle masse d'aria intorno al centro di bassa pressione.
 

b) Temperatura elevata dell'acqua

La temperatura superficiale delle acque deve essere di almeno 27°C per una profondità tale da non permettere alle onde e alle correnti di raffreddare la superficie nella spirale della tempesta. Una tempesta su una superficie che si trova a 27°C può raggiungere una velocità massima di 280 km/h, mentre una tempesta su una superficie che si trova a 34°C può arrivare fino a 380 km/h. Poichè la temperatura dell'acqua varia a seconda del periodo dell'anno, i cicloni tropicali sono fenomeni stagionali.

4. Sviluppo della temperatura relativa alla superficie marina nel Golfo del Messico durante il passaggio dell'uragano Katrina tra il 26 agosto 2005 (impatto su terra: 29 agosto) e il 2 settembre. Si nota chiaramente che l'uragano agita le acque e gli strati più caldi della superficie si mescolano con quelli più freddi e profondi
Mappe di temperatura: NOAA, Atlantic Oceanographic and Met. Laboratory, animazione: Elmar Uherek

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Percorso seguito dal centro dell'urgano Katrina (cerchi).
L'intesità aumenta dal blu al rosso.
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c) Gradienti di vento deboli

Le condizioni meteorologiche circostanti devono sostenere la rotazione della bassa pressione. Venti provenienti da direzioni opposte a diverse altitudini, i cosiddetti gradienti verticali del vento, possono indebolire un uragano in crescita. Dal 1995 i gradienti di vento nel Golfo del Messico sono stati, tuttavia, al di sotto della media sul lungo periodo. Purtuttavia hanno facilitato la formazione di tempeste.
 

Formazione degli uragani

Come mostrato sopra, la formazione di uragani dipende fortemente dalla temperatura del mare ma anche da condizioni di deboli gradienti verticali di vento. La temperatura superficiale del mare cambia con le stagioni. A giugno essa supera il punto critico di 27°C in tutta l'area del Golfo del Messico cosicchè si verificano tutte le condizioni necessarie per un uragano. L'animazione mostra la temperatura di tutti gli oceani per l'anno 2005.

La temperatura media annuale della superficie del mare dipende dalle oscillazione dei sistemi meteorologici globali che hanno durate decennali. Gli scienziati hanno scoperto che nel Nord Atlantico si hanno periodi di raffreddamento e riscaldamento che possono durare oltre 25 anni. Misurando regolarmente la velocità del vento durante le tempeste lo schema che si sviluppa è il seguente: 1945-1970 periodo più caldo, 1970 - 1995 periodo più freddo, 1995 - probabilmente 2020 periodo più caldo. L'attività degli uragani è più forte nel Golfo del Messico durante i periodi più caldi.  

8. Grafico tratto dalla sintesi annuale del 2004 del Munich Re geo risk research
 

Cicloni tropicali e cambiamenti climatici

Molti climatologi temono che in futuro uragani forti e precipitazioni sempre più elevate possano devastare le regioni costiere. Tutto ciò come conseguenza dell'incremento delle temperature del mare e dell'aria. Il riscaldamento globale ha come effetto un riscaldmento dell'aria. L'aria calda può mantenere in carico maggior umidità e produrre forti precipitazioni. Ma l'aria calda può anche riscaldare l'acqua. Le tempeste possono acquisire ulteriore energia da questo riscaldamento dell'acqua e il vento può raggiungere velocità maggiori. Questa tendenza è confermata da numerosi modelli di circolazione. Tuttavia non sono ancora attendibili le previsioni su quelli che possono essere gli andamenti nella frequenza degli uragani.
 

9. Potenziali sviluppi nell'incidenza di violenti uragani durante le fasi più calde (sfondo rosso) e durante le fasi più fredde (sfondo blu) nel nord Atlantico. Il riscaldamento non conduce necessariamente ad un maggior numero di uragani, cioè ad alti valori sull'asse Y, ma aumenta la probabilità di tempeste più violente come indicato dal colore rosso più intenso.
Grafico: Elmar Uherek

I cambiamenti climatici hanno già un impatto?

Uragani con differente intensità sono eventi che si verificano irregolarmente. Una statistica attendibile sulle misure attendibili della velocità del vento può avvalersi di dati registrati solo negli ultimi 60 anni. Ad oggi si osserva un incremento degli uragani nel Nord Atlantico. Comunque ciò può anche essere attribuito alle oscillazioni fra le fasi calde e quelle fredde. In accordo con ciò ci si può attendere un aumento di cicloni tropicali nel periodo compreso tra il 1995 es il 2020. Dalle poche statistiche disponibili, non si può trarre nessuna conclusione sull'aumento della frequenza con cui si verificheranno uragani pericolosi in conseguenza al riscaldamento globale. Comunque, uragani come Katrina possono apparire come un segnale di 'allarme per periodi caldi nella seconda metà di questo secolo, quando l'influenza dei cambiamenti climatici potrà essere più intensa dopo la fase fredda.