Come nasce un uragano?



Florence visto dallo spazio. (Foto: Alexander Gerst/European Space Agency/Twitter)

Una settimana fa il tifone Jebi ha ucciso undici persone in Giappone. Ora un uragano, Florence, promette catastrofe sbarcando sulla costa est degli Stati Uniti. È un appuntamento regolare ma a cui non ci si può abituare, per l’America, la costa asiatica del Pacifico, il nord dell’Australia, allungando la lista di nomi, kitsch e temibili allo stesso tempo: Katrina, Sandy, Maria, Irma, Harvey. Ma perché si formano gli uragani? E perché proprio lì, e non altrove? Perché il cielo impazzisce?

Un motore perverso
In principio è solo un po’ di brutto tempo in mezzo all’oceano. L’acqua tiepida del mare evapora e, come sa chiunque abbia visto galleggiare una mongolfiera, i gas caldi sono più leggeri e salgono. Salendo, l’aria umida abbassa ulteriormente la pressione sotto di sé: è come se l’aria venisse risucchiata via.

Ma non può salire per sempre. Più in alto si va, più fa freddo, e l’aria si raffredda finché l’acqua al suo interno condensa. Si formano le nubi, e se le gocce sono abbastanza grandi inizia a piovere.

Fin qui niente di strano. Bassa pressione, pioggia, è un bollettino meteo qualsiasi. Poniamo però che l’acqua sia particolarmente tiepida: diciamo sopra i 26-27 gradi. Magari anche 30: capita, in quelle zone tropicali. Così calda evapora facilmente e se la pressione è un po’ più bassa evapora ancora più facilmente. Dalla superficie dell’oceano si leva quindi una colonna d’aria calda e umida che schizza verso l’alto.

È qui che la perturbazione si trasforma.

L’acqua che evapora toglie un po’ di calore all’oceano, e lo porta in atmosfera. Non è strano: quando siete bagnati e arriva una folata di vento sentite un brivido, no? È l’acqua che, evaporando, ruba calore dal vostro corpo e lo usa per diventare gas. Ricordatevi di questo calore: è la benzina dell’uragano.

Quella gran massa di vapore acqueo sale in alto, al freddo, condensa. Condensando, fa il contrario di quello che ha fatto prima: se passando da liquido (oceano) a gas aveva preso energia, la riconsegna quando ritorna liquida. Scalda quindi l’aria fredda intorno a sé, e l’aria scaldandosi si espande. Quest’aria si allontana dal punto di partenza, finché a forza di stare in alto non si raffredda di nuovo e torna a scendere.

Traiettorie percorse dai cicloni tropicali tra 1985 e 2005. Credits: Wikimedia Commons

Dove va quando scende? Ha solo un posto dove andare: da dove è partita. Quella bolla di acqua calda che evapora funziona come un enorme aspirapolvere che risucchia tutto verso l’alto. Il ciclo si chiude: l’acqua del mare evapora, risucchia con sé l’aria, va in alto, condensa, si espande lontano dal centro della perturbazione, si raffredda, ricasca giù, viene risucchiata di nuovo.

Parte un ciclo perverso. Più l’aria è umida, più calore trasporta in alto. Più ne trasporta, più arrivata in alto spinge tutto verso l’esterno. Ma se va verso l’esterno, vuol dire che va via dal centro della perturbazione, che si svuota. Se questo si svuota, la pressione si abbassa: c’è meno aria sopra. Più è bassa la pressione, più facilmente evapora l’acqua del mare. Più facilmente evapora, più l’aria diventa umida… e si ricomincia.

È come un motore di acqua e aria, che pompa calore dal mare all’atmosfera, sempre più forte. La nuvolona di pioggia diventa un anello inquieto intorno a una colonna di cielo limpido. Sarà l’occhio del ciclone. Ma non è ancora un uragano.

La formazione di un uragano. Sopra: la perturbazione iniziale. Sotto: il ciclo si chiude e la perturbazione diventa un uragano. (NASA’s SciJinks, via http://scijinks.jpl.nasa.gov/hurricane/ )


Girotondo
Quando il posto dove ci troviamo si mette a girare, sia questo il piatto di un giradischi, una giostra o il nostro pianeta, compaiono un sacco di fenomeni seccanti – e gli uragani sono uno di questi. Per comprenderlo, immaginiamo di essere a Udine e di voler tirare una palla a qualcuno proprio a sud di noi, diciamo a Palermo. Tiriamo la palla dritta verso sud, ma ogni volta che ci proviamo la palla si sposta ostinatamente verso destra. Non siamo noi a essere incapaci: è come se ci fosse una forza che la tira da quella parte. È l’effetto Coriolis, dal nome del fisico parigino che la descrisse per primo nel XIX secolo.

L’effetto Coriolis per un corpo che si muove dal Polo Nord. La linea grigia è la traiettoria se la Terra non si muovesse, la linea rossa è la traiettoria reale.

Il problema è che a Palermo la Terra gira più velocemente che a Udine. Perché? La Terra gira su se stessa come un blocco in 24 ore, ma se sono all’equatore vuol dire che faccio tutta la circonferenza: un giro di 40.000 km al giorno. Se sono al polo, giro su me stesso e basta. Più sono a nord, quindi, più piccolo è il cerchio che percorro ogni giorno. Palermo è più vicina all’equatore, quindi i palermitani fanno più spazio nello stesso tempo rispetto agli udinesi.

Quando a Udine lancio la palla dritta, quindi, la Terra si sposta più velocemente sotto di lei man mano che scende – e la mia palla finisce magari a Trapani. Se uno fa i calcoli in dettaglio scopre che all’emisfero nord, in qualsiasi direzione io tiri la palla, tende a muoversi verso destra: all’emisfero sud invece tende ad andare verso sinistra.

Che c’entra con l’uragano? Al posto della palla ora mettete l’aria. L’aria che viene risucchiata dall’uragano non va dritta: devia leggermente verso destra. Sempre. Finché fa una spirale e inizia a ruotare. Sempre più velocemente, come lo scarico di un lavandino. In effetti una leggenda metropolitana vuole che proprio grazie a Coriolis lo scarico giri sempre in senso antiorario nell’emisfero nord, e orario nell’emisfero sud – c’era un intero episodio dei Simpson dove Bart cerca di dimostrarlo. Non è così: l’effetto Coriolis è significativo su grandi distanze e velocità, non c’è speranza di osservarlo nel lavabo di casa. Il vostro scarico gira come gli pare. Ma se avete un fucile capace di sparare a grandi distanze, dovete tenerne conto.

Diecimila bombe atomiche

Schema dell’interno di un uragano maturo. Credit: Wikimedia Commons.

A questo punto mettiamo tutto insieme. L’acqua calda dell’oceano innesca una reazione a catena che pompa sempre più calore tra mare e atmosfera. I venti diventano sempre più forti. L’effetto Coriolis fa ruotare l’aria risucchiata dall’occhio del ciclone, che accelera sempre più. Il risultato è un vortice violentissimo che ruota in cerchio intorno a un centro relativamente calmo e sereno, il famoso occhio del ciclone.

Questo spiega perché gli uragani non si possano formare ovunque. Si possono formare solo nel Golfo del Messico e poche altre zone, dove ci sono correnti calde vicino all’Equatore in pieno oceano. Serve molta acqua calda, capace di contenere abbastanza energia da scatenare il tutto, e una ampia superficie di oceano dove abbia il tempo di svilupparsi. Serve una grossa differenza di temperatura tra aria alla superficie e in altitudine. Deve esserci poco vento, e soprattutto il vento in bassa e alta quota dev’essere lo stesso: altrimenti il ciclo si spezza.

Può sembrare strano ma gli uragani sono piuttosto fragili: molte perturbazioni non diventano uragani perché incontrano una zona di acqua fredda, o isole, o venti forti in alta quota che distruggono il meccanismo. Quando gli uragani arrivano a terra si indeboliscono di colpo: non c’è più acqua calda sotto ad alimentarli. Viceversa, è chiaro che il riscaldamento globale aumenta il rischio di violenti uragani: più caldo c’è, più è facile che l’acqua si riscaldi fino a poter innescare il ciclo.

Ma si chiama uragano, tifone o ciclone? Tutte e tre. Dipende da dove ti trovi.

Una volta avviato, un uragano può contare su un’energia immensa, equivalente in media a circa diecimila bombe atomiche da un megaton. Anche per questo idee balzane come quella di fermare un uragano con un missile nucleare non hanno senso: è come fermare un elefante tirandogli le caramelle. Gran parte di questa energia è conservata come calore nel vapore acqueo. Il vento conta solo per lo 0,25% , ma anche questa minima percentuale è enorme: sono 1,5 terawatt di potenza. Per intenderci, la potenza elettrica generata dall’umanità è di poco più di 5 terawatt. Non stupisce che si stia lavorando a metodi per ricavarne energia.


Fonte: WIRED.it