La marcata instabilità del tempo meteorologico, che è caratteristica di molte regioni della Terra, è dovuta alle perturbazioni atmosferiche[1]. Su determinate aree della terra ci sono zone di bassa e di alta pressione permanenti, cui si associano condizioni meteorologiche relativamente stabili, oltre ad esse esistono anche cicloni e anticicloni temporanei, che cambiano frequentemente la loro posizione e che determinano condizioni meteorologiche instabili[2].
I cicloni e gli anticicloni sono sistemi di circolazione che differiscono per la pressione atmosferica. Nei cicloni la pressione centrale è più bassa di quella esterna, la circolazione ruota in senso antiorario nell'emisfero settentrionale e in senso orario nell'emisfero boreale. I cicloni generano moti d'aria ascendenti che, raffreddandosi, danno luogo a nubi e precipitazioni, le perturbazioni atmosferiche. Un sistema anticiclonico ha caratteristiche opposte, la pressione centrale è maggiore rispetto a quella esterna, la circolazione è antioraria nell'emisfero meridionale e orario in quello settentrionale[3]. Gli anticicloni sono caratterizzati da condizioni di "bel tempo", l'aria infatti, abbassandosi, si riscalda, la sua umidità diminuisce e non si formano nuvole.
I sistemi ciclonici e anticiclonici si suddividono in:
sistemi semi-permanenti;
sistemi transitori.
I primi variano di rado durante l'intera stagione, mentre i secondi sono sistemi che variano in maniera sostanziale in funzione del tempo, essi possono svilupparsi e svanire nel giro di pochi giorni[4].
I cicloni tropicali sono perturbazioni atmosferiche che si sviluppano nelle basse latitudini di entrambi gli equatori poiché sono zone di bassa pressione molto estese. Questo tipo di ciclone ha una grandezza notevole(100-1000 km) e può durare anche 2/3 settimane. Sono suddivisi in tre gruppi in base alla loro posizione:
Ciclone utilizzato per i cicloni nell'Oceano Indiano;
Uragano utilizzato per i cicloni nell'Oceano Atlantico e Pacifico meridionale;
Tifone utilizzato per i cicloni nell'Oceano Pacifico settentrionale[5].
Inoltre possono essere classificati in base alla loro intensità:
Depressione tropicali sono cicloni tropicali con venti inferiori ai 63 km/h e piogge medio-forti;
Tempeste tropicali sono cicloni tropicali con venti maggiori di 63 km/h e piogge abbondanti.
I cicloni tropicali si formano sul mare a causa del calore liberato dall'acqua e quello derivato dalla condensazione del vapore acqueo. L'aria calda sale verso l'alto, spinta dai venti alisei dei due emisferi, raffreddandosi e cedendo l'umidità. Così facendo la condensazione e il riscaldamento sono sempre alimentati e accentuano la bassa pressione. L'energia sprigionata è enorme e i venti possono raggiungere la velocità di 500 km/h[6]. Il centro del vortice, anche a causa dello spostamento del ciclone, perde la sua umidità e l'aria si riscalda andando verso il basso dove la condensazione cessa. Nell'occhio del ciclone, il cui diametro può variare dalle poche decine alle centinaia di chilometri, non ci sono venti o precipitazioni; invece si crea una zona di calma racchiusa dai venti ciclonici.
Lo spostamento dei cicloni avviene a causa del moto di rotazione terrestre e della forza di Coriolis che li fa muovere verso Nord-Ovest(Emisfero boreale) e verso Sud-Est(Emisfero australe)[7].
Le zone maggiormente colpite sono Giappone meridionale, Cina, Filippine, Australia settentrionale, Antille e Golfo del Messico. I cicloni tropicali hanno un forte impatto sugli ecosistemi, soprattutto quelli nelle zone periodicamente colpite, e sull'agricoltura del posto[8].
I cicloni extratropicali sono estese perturbazioni, il cui diametro può misurare fino a 3000 km. Si formano in prossimità delle medie latitudini, tra i tropici e i circoli polari, e si muovono da Ovest verso Est. Se ne formano circa 234 ogni inverno e ognuno dura circa 6 o 7 giorni.[9]
Questi cicloni sono una conseguenza dell'incontro a bassa quota di una massa d'aria fredda e secca (proveniente dalle zone polari) e una calda e umida (proveniente dalle zone tropicali); quando le due masse d'aria si incontrano entrano in contatto lungo superfici di confine, dette fronti, senza mescolarsi.
I fronti possono essere di due tipi:
Sistema nuvoloso di un fronte caldofronti caldi: si ha un fronte caldo lungo la superficie che separa una massa d'aria più calda (e spesso anche più umida) da una più fredda (generalmente meno umida) sopra la quale scorre. Difatti l'aria calda è meno densa, e quindi sale sopra quella più fredda che incontra lungo la strada; in tal modo si raffredda e causa formazione di nuvole estese, generalmente di tipo stratificato. Ad esse possono essere associate piogge leggere o nevicate. I fronti caldi hanno una pendenza solitamente molto bassa, e hanno un'estensione orizzontale che può raggiungere 1000 chilometri ed oltre. Le precipitazioni (pioggia, neve) associate si estendono per alcune centinaia di chilometri e sono a carattere continuo. Esistono rari casi in cui il fronte caldo è molto più ripido, ed associato a temporali molto violenti e persistenti, estesi in orizzontale per pochi chilometri.
fronti freddi: si ha un fronte freddo quando una massa d'aria fredda (quindi meno umida ma più densa) si avvicina ad una massa più calda e più umida pertanto più leggera. In questo caso l'aria fredda si incunea sotto quella calda, facendola salire (instabilità atmosferica). Lungo il fronte si possono generare fenomeni meteorologici anche violenti come rovesci, temporali (anche sotto forma di fronti o linee temporalesche o squall line), vento forte e turbolenza, tempeste e tormente (anche di neve), ma i fronti freddi passano velocemente, anche in poche ore, lasciando dopo il loro passaggio aria fredda e asciutta. Se l'aria però è sufficientemente secca non ci sono precipitazioni. Il fronte freddo può essere lento o veloce (ma sempre più veloce di quello caldo), ed ha una pendenza intorno al 5-10%.
Il processo di formazione dei cicloni extratropicali viene chiamato ciclogenesi: inizialmente si formano un fronte caldo e uno freddo, poi quello freddo avanza con velocità maggiore, respingendo il fronte opposto e sollevandolo da terra.
Esempio di evento ciclonico, con intersezione di un fronte caldo, uno freddo ed uno occluso.
Una volta formato, il ciclone segue un percorso di sviluppo sul quale esistono due teorie principali: la più vecchia è il cosiddetto Modello Norvegese: quando l'aria calda è completamente sollevata da terra, il fronte freddo occlude la perturbazione, formando un fronte occluso. La fase finale è detta stadio di dissoluzione, quando l'aria calda risalita scarica tutta la sua umidità mediante la pioggia, diventa più secca e pesante, annullando la depressione e si ristabilisce il fronte stazionario più a nord o a sud del precedente. La seconda teoria è il Modello di Shapiro-Keyser, le cui differenze rispetto al modello precedente sono la frattura del fronte freddo, il tipo di occlusione e i fronti caldi.[10]
Le conseguenze di un ciclone tropicale possono essere molteplici: possono portare clima mite con un po' di pioggia e venti dai 15 ai 30 km/h, oppure possono essere a nucleo freddo e scatenare piogge torrenziali e venti superiori a 120 km/h.
In un ciclone extratropicale maturo, una zona conosciuta come virgola, situata a nord-ovest del sistema, può essere una regione con forti precipitazioni, temporali frequenti e tempeste di neve.
Inoltre è possibile la formazione di una squall line (una banda di forti temporali) davanti a fronti freddi e depressioni a causa della presenza di umidità atmosferica e di divergenza, causando grandine e forti venti.
I cicloni extratropicali possono talvolta avere un improvviso sviluppo esplosivo. Un chiaro esempio di ciò è la Grande Tempesta del 1987, che è arrivata nel Regno Unito con venti di 220 km/h, mietendo 19 vittime, abbattendo più di 15 milioni di alberi e causando innumerevoli danni alle abitazioni.[11]
I tornado (o trombe d'aria) sono delle perturbazioni atmosferiche simili ai cicloni tropicali, ma a differenza di questi ultimi, sono molto meno estesi (circa 200 m di diametro). Nel tornado l'aria si muove a spirale in senso antiorario nel nostro emisfero (in quello meridionale in senso orario), dal basso verso l'alto, attorno a un asse verticale o inclinato di pochi gradi. Il "risucchio" è fortissimo e solleva dal suolo tutto ciò che trova.[12]
Il tornado si sviluppa attraverso una elevata umidità e instabilità dell'aria. Se infatti durante un temporale la pressione atmosferica si abbassa normalmente di 2-3 millibar, quando si forma un tornado la pressione scende improvvisamente di 60-70 millibar in pochi minuti. L'aria viene risucchiata violentemente verso il centro della perturbazione ruotando verso destra e trasformandosi in un vortice. Nell'epicentro del tornado il tornado raggiunge i 600 km/h e l'aria ha una pressione bassissima, inferiore ai 900 millibar.
L'Italia non è uno dei Paesi a più alta incidenza di tornado, anche se ultimamente le trombe d'aria sono sempre più frequenti. In Italia mancano le caratteristiche principali per favorire la formazione di questi fenomeni. Sono frequenti invece, in alcune regioni, i fenomeni conosciuti come "trombe d'aria" soprattutto verso la fine della stagione estiva quando l'afflusso di correnti fredde generano temporali di forte intensità. L'intensità di questi ultimi fenomeni è di norma molto più bassa dei tornado americani (gli stati uniti sono una zona dove sono molto frequenti).[13]
La distruttività di un tornado si calcola in base alla sua durata, velocità ed intensità dei venti. I tornado più distruttivi hanno origine dalle "supercelle", nubi di enorme intensità che si sviluppano in determinate arre geografiche, dove le condizioni atmosferiche sono così intense da generare tempeste di estrema potenza. Un tornado dura in media dai 5 ai 15 minuti, ma può arrivare a durare addirittura più di un ora. I tornado viaggiano tra i 30 e i 100 km/h.
Avvenuto il 20 Maggio del 2013 2013 ad Oklahoma City il Tornado-master distrusse l'intera città stimando la velocità dei venti tra i 267 ai 322 km/h.Uccise 24 persone e ne ferì 145.
Avvenuto il 18 Marzo del 1925 in Missouri. Il Mostro-nero distrusse tutto, e la velocità dei venti era stimata intorno ai 350 km/h. Uccise inoltre 689 persone e ne ferì oltre 200.
Avvenuto nel 1900 a Galveston, in Texas fu una vera e propria catastrofe. I venti (stimati ad una velocità di 160 km/h) provocarono un'onda di 6 m
