Tra il tardo pomeriggio e la serata del primo agosto, un sistema convettivo alla mesoscala (MCS) innescatosi in Toscana (interessata dalla fase di massima intensità del sistema, come ad esempio a Firenze), è transitato anche sulla nostra regione, interessando soprattutto la Romagna. Per quanto concerne i dati e gli effetti prodotti dal sistema temporalesco si rimanda alla nota redatta da Andrea Raggini.
Ma cosa è effettivamente un MCS?
Un MCS (Mesoscale Convective System) è un sistema temporalesco organizzato, esteso orizzontalmente per parecchie centinaia di km (200-400 alle medie latitudini) e di forma circolare o ovale. Presenta convezione profonda (più grande di un normale temporale), attivo per più di 4 ore; spesso riconoscibile da una vasta incudine nella media o alta troposfera che si espande maggiormente nella direzione in cui su muove il sistema. Normalmente è un sistema a multi-cella (celle ravvicinate in diversi stadi di sviluppo), ma può anche contenere al proprio interno una supercella, specie nelle prime fase di formazione.
MCS su repubblica ceca il 25-06-2006. Fonte: M. Setvak CHMI
Che tipo di fenomeni apporta?
Un MCS in genere determina:
Forti piogge (>50mm/24h), inondazioni o flash flood (alluvioni lampo); grandine, specie nelle fasi iniziali e centrali del suo sviluppo; forti raffiche di vento, elevata attività elettrica, talora tornado, in genere del tipo landspout qualora non siano presenti supercelle al suo interno, raramente tornado mesociclonici se al suo interno è presente una supercella (anche in questo caso più probabile nella fase iniziale di sviluppo). L’elevata attività elettrica non dipende dal fatto che singolarmente il sistema produca un maggior numero di scariche, ma più semplicemente perchè sono attive molte celle ravvicinate le cui scariche si sommano simultaneamente, tanto è vero che, sovente, si possono notare fulmini in diverse direzioni nello stesso tempo, anche in virtù del fatto che il sistema è quasi sempre assai esteso.
Un MCS è formato da:
-una parte convettiva
-una parte stratiforme (che può essere sottovento o sopravvento in base al tipo di innesco)
-un flusso entrante secco dalla parte posteriore (dry-intrusion) alle alte quote
-un fronte di raffica al suolo di aria fredda e densa (gust-front, più intenso nella direzione di avanzamento con estese e ben definite shelf cloud)
-nuove celle in formazione (in base al tipo di wind -shear possono essere sopravvento o sotto vento, più frequente il primo caso in caso di sistemi ad innesco non frontale; più frequente il secondo nel caso di passaggi frontali ben organizzati).
Gli MCS visti al satellite rispondono a caratteristiche ben precise (che li distingue da altre formazioni multicellulari del tipo QLCS):
Nelle immagini al visibile ed infrarosso le parti attive sono molto evidenti, con nubi molto fredde (temperatura al top < -70 °C) e in genere molto riflettenti. Le parti sopravento sono nette.
In caso di venti forti in quota, l’incudine si estende molto sottovento.
I moti verticali più violenti e di conseguenza i fenomeni più severi sono in corrispondenza delle overshooting top.
Spesso nelle vicinanze si verifica l’innesco di altre celle convettive, talora isolate, che tendono a convergere verso il sistema principale.
Nel caso in cui l’MCS sia formato da diverse celle convettive indipendenti, la forma è irregolare (all’infrarosso molti parti più fredde, nel campo del visibile prevale un aspetto granulare)
Fenomeni violenti identificabili all’infrarosso se le parti più fredde hanno forma ad “U” (cold ring)
Frequente formazione di onde di gravità nel top della parte più intensa del sistema.
Core caldo, visibile all’infrarosso se i top delle celle più intense penetrano nella bassa stratosfera.
MCS al satellite nel campo del visibile (sinistra) ed infrarosso (destra). Fonte: M. Setvak CHMI
Al radar abbiamo la possibilità di seguire l’evoluzione di ogni singola cella:
Nel cluster di celle più intense si hanno piogge violente, elevata attività elettrica, moti ascensionali e discensionali ben definiti, innesco dei fronti di raffica al suolo più severi. Il radar permette peraltro una diagnostica più corretta circa la morfologia e la dimensione della parti attive del sistema e maggiormente precipitanti (generalmente sovrastimate dal satellite). Le celle più attive sono rintracciabili sotto un grande “ombrello” comune (incudine) che si sviluppa generalmente sottovento fino ad alcune centinaia di chilometri (in cui c’è assenza di precipitazioni o al più piogge molto deboli).
MCS al satellite nel campo del visibile, al radar, ed in sezione radar (in basso). Fonte: M. Setvak CHMI
Tempeste “cold ring shaped” e “cold-U/V shaped”
Si tratta di due tipi di MCS che presentano particolari caratteristiche all’analisi da satellite, ovvero la presenza nel campo dell’infrarosso di anelli o formazioni a U/V caratterizzate da temperature sommitali più basse rispetto alle aree circostanti, e che accerchiano una “warm spot” centrale (area calda). L’area “calda” centrale non è comparabile né può essere interpretata alla stregua dell’occhio delle tempeste tropicali, e le dinamiche d’innesco, così come le scale spaziali sono completamente differenti.
Entrambi i tipi di questi sistemi (cold-ring e cold U/Vshaped) appartengono ad una categoria più comune di tempeste che evidenziano zone calde, le quali in genere si trovano sottovento alle overshooting top penetrate dalla tropopausa alla bassa stratosfera. Le temperature maggiori sono dovute all’intrusione in bassa stratosfera (più calda) delle overshooting top ed ai moti debolmente discendenti posti sottovento. Se le overshooting top superano ripetutamente la tropopausa nella stessa regione del sistema, o se si tratta di una overshooting top singola particolarmente persistente, si formano “warm spot” di maggiori dimensioni e più stabili, dando origine ai cosiddetti sistemi “cold ring” o “cold U/Vshaped” (dipende dal windshear verticale), con tempo severo e fenomeni assai violenti.
MCS “cold ring shaped” al satellite (canale visibile a sinistra; infrarosso a destra). Fonte: M. Setvak CHMI
MCS “cold U-V shaped” al satellite (canale visibile a sinistra; infrarosso a destra). Fonte: M. Setvak CHMI
Gli “ingredienti” degli MCS:
Sulla nostra penisola, lo sviluppo di questi sistemi convettivi è associato il più delle volte a una forzante di tipo sinottico a grande scala e ad elevata instabilità potenziale per la convezione. Il sistema convettivo si sviluppa se la situazione sinottica permette moti verticali prolungati su tutta la troposfera fino alla tropopausa. Una volta innescato un MCS ha un’interazione continua con la forzante sinottica, ma può subire variazioni sia strutturali che di traiettoria in base a forzanti alla mesoscala, nella nostra penisola non di rado modulate dall’orografia.
INGREDIENTI
In alta troposfera (forzante a grande scala):
Anomalia di tropopausa (A)
Un più o meno intenso flusso ciclonico divergente (B) nell’alta troposfera (spesso da SW sul lato posto davanti a saccature in quota avanzanti).
In media troposfera
Moderato-forte windshear in media troposfera (C)
Intrusione secca (D)
Nei bassi strati
Avvezione caldo umida (E), che nel periodo autunnale tende ad innescare sistemi severi grazie anche a temperature superficiali del Mediterraneo alquanto elevate.
Forzante (F) (linea frontale, barriera orografica, linea di convergenza, etc.)
Le suddette condizioni sono quelle essenziali, ma, specie alla mesoscala, altri fattori possono concorrere alla formazione di MCS più o meno estesi e/o duraturi.
Principali forzanti all’origine di innesco di MCS. Fonte: S. Gallino ARPAL
Climatologia degli MCS:
Su un campione di circa 6000 casi analizzati, con sistemi estesi più di 10.000 km quadrati (Morel & Senesi, 2001):
Durata media di 5-10 ore
Propagazione prevalente verso NE con velocità di traslazione compresa 10-70 km/h
Prevalente ciclo diurno sulla terraferma con triggering particolarmente frequente nel pomeriggio
Prevalente ciclo notturno sul mare, specie a fine estate ed autunno, con triggering nelle ore serali.
Il triggering su terra può risentire maggiormente della forzante orografica.
Densità di innesco di MCS su area mediterranea. Fonte: Morel & Senesi 2001
Nonostante si abbia un discreto numero di eventi tardo estivi-autunnali sul mare Mediterraneo, è evidente come la forzante orografica rivesta un certo ruolo nelle genesi di molti MCS, particolarmente nel caso di triggering pomeridiano. Non a caso le maggiori densità di innesco coincidono con le principali catene montuose presenti nell’area: Pirenei, massiccio dell’Atlante, Alpi (spesso con coinvolgimento della Pianura Padana nelle fasi evolutive) e catena appenninica, con più frequenti sconfinamenti sul versante adriatico (a causa della prevalente direzione di provenienza delle correnti in media ed alta troposfera, che in situazioni inclini ad innescare MCS sono sovente sud-occidentali).
Parte del materiale divulgativo utilizzato in questo articolo appartiene ad una presentazione del Dr. Stefano Gallino di ARPAL, purtroppo recentemente scomparso, magnifica e disponibile persona, e del quale desideriamo conservare un prezioso ricordo.
P. Randi
