Per onda di calore s’intende un intenso flusso di aria calda e relativamente umida. L’apporto di umidità dipende principalmente dall’origine delle masse d’aria che può essere oceanica. Questo è il caso delle onde calde sub-tropicale che dal golfo del Messico risalgono fino agli USA nord-orientali e l’area dei Grandi Laghi. Oppure continentale, come nel caso delle avvezioni calde che dall’area sahariana si portano verso il Mediterraneo e il nostro paese, con il loro carico di polvere e sabbia in sospensione. Il flusso di aria calda sovente dalle latitudini sub-tropicali si innalza verso la fascia temperata percorrendo i margini occidentali di robusti anticicloni sub-tropicali di blocco. Nella meteorologia sinottica le ondate di calore consistono in intense avvezioni calde (o richiami caldi sub-tropicali dalle basse latitudini) e si innescano lungo i confini fra un’area anticiclonica particolarmente strutturata nella media troposfera e il ramo ascendente (bordo orientale) di una estesa saccatura che dalle alte latitudini si estende verso latitudini più meridionali.
Sul bacino del Mediterraneo tipica che identifica l’avvento delle classiche ondate di calore consiste nell’erezione verso nord o nord-est di robusti anticicloni di blocco che dall’entroterra desertico del Marocco, dell’Algeria e della Libia si innalzano verso il “mare Nostrum”, venendo alimentati al proprio interno da un esteso flusso di aria calda e molto secca che viene aspirata direttamente dal Sahara centro-occidentale, più precisamente dall’area del Maghreb. In genere in queste situazioni l’aumento della “compressione adiabatica” generato dall’avvezione di spessore negli strati intermedi, le notevoli “Subsidenze atmosferiche” (correnti discendenti tipiche nelle aree anticicloniche), e l’intensa insolazione e la scarsa umidità, inibita proprio dalla “compressione” verso il basso delle masse d’aria, già in origine piuttosto calde (aria sub-tropicale), comportano un sensibile aumento delle temperature che si riscontra soprattutto nei medi e bassi strati della troposfera. Le configurazioni adatte per l’innesco delle ondate di calore risultano molto frequenti fra la tarda primavera e l’estate e possono interessare anche l’Europa centro-settentrionale, con risentimenti fino alle latitudini sub-polari, al di là del Circolo Polare Artico.
Le peggiori ondate di calore, come quelle riscontrate nelle terribili estati del 1999, 2003 e del 2007 (l’anno senza inverno per molte zone d’Europa, un po’ come il 2012 negli USA nord-orientali), si sono realizzate con precisi “pattern” meteo/climatici su scala emisferica che vedevano un netto avanzamento verso nord, ben oltre la media climatologica, del “fronte di convergenza intertropicale” (ITCZ) sull’Africa occidentale che andava ad attestarsi in piena area sahariana, determinando un notevole rinforzo dell’attività convettiva con conseguente incremento delle precipitazioni.
Ecco come s’individua l’arrivo di una ondata di calore seguendo i modelli matematici elaborati dalla meteorologia dinamica
L’individuazione delle onde di calore, dette anche “heat waves”, risulta significativa in fase diagnostica e prognostica, specialmente in prospettiva di situazioni estive in cui si renda necessario l’allertamento e l’approntamento delle risorse della protezione civile. Le ondate di calore possono investire l’intero bacino del mar Mediterraneo con una certa frequenza e la loro individuazione richiede l’utilizzo di diverse carte o prodotti. Indispensabile, per il meteorologo, è l’analisi della mappa delle isoterme e dei geopotenziali a 500 hpa, dove di solito si nota una configurazione che inquadra un esteso promontorio anticiclonico dinamico, con la classica forma simile ad una “cupola”, che si inizia ad espandere (pulsazione dinamica) a seguito di una instabilizzazione del ramo meridionale del flusso principale perturbato nelle medie latitudini. Di solito in Italia le tipiche ondate di calore provenienti dal Sahara si verificano durante un richiamo pre-frontale ad opera di un “upper level low”, o più propriamente di una goccia fredda o un “CUT-OFF”, che si isola tra l’Atlantico portoghese o sulla penisola Iberica.
Nel settore orientale di questa circolazione ciclonica in quota si viene a costruire il richiamo caldo e secco di masse d’aria d’estrazione sub-tropicale che molto spesso si muove lungo il margine occidentale di un promontorio anticiclonico sub-tropicale che si colloca poco più ad est. Nella maggior parte dei casi il promontorio sub-tropicale si può trasformare in un vero e proprio anticiclone di blocco che può progredire fino a latitudini piuttosto elevate, oltre il 50° 65° di latitudine nord. I valori di geopotenziali a 500 hpa e temperature a 850 hpa sono rispettivamente di 5880 mg e oltre +24°C +25°C. La mappa del campo barico al suolo invece mette in evidenza la notevole “compressione adiabatica”, indotta dalle “Subsidenze”, che di solito genere un’inversione termica che dalla media troposfera si propaga fino agli strati più bassi dell’atmosfera, comportando dei valori di pressione al suolo che superano i 1015-1020 hpa, senza mai però lambire valori elevati che possano oltrepassare i 1030 hpa. Un altro modello da osservare in presenza di una ondata di calore è l’estreme forecast index. Si tratta di un modello probabilistico del Centro Europeo che sa fornire utili indicazioni su intensità, posizione e durata dell’anomalia termica.
Finora questo tipo di modello si è dimostrato di primaria importanza per la previsione a media scadenza delle ondate di calore. Per quel che concerne la fenomenologia le ondate di calore sono caratterizzate da un notevole incremento dei valori termici a tutte le quote, attribuito sia ai fenomeni di “Subsidenza” che alla “compressione adiabatica” e al naturale scorrimento del flusso caldo sub-tropicale nei medi e bassi strati. Il rialzo delle temperature nei bassi strati è determinato dall’avvezione calda dovuta all’avvezione termica, alla “compressione adiabatica” e all’elevata insolazione. Inoltre i venti, durante l’intensificazione dell’avvezione calda, si dispongono dai quadranti meridionali, spirando da deboli a moderati, alimentando, assieme allo scarso apporto di umidità, le condizioni favorevoli agli incendi. Ma per elaborare un’ottima previsione, sull’arrivo di una ondata di calore, bisogna anche tenere presente i modelli che analizzano il campo del vento nella libera atmosfera, a 500 hpa e 850 hpa, oltre che le mappe dei venti al suolo, che possono risultare determinanti per la previsione delle temperature massime attese nelle singole località prese in esame.
Difatti, in queste situazioni, il regime dei venti nei bassi strati, e le immagini del vapore acqueo che individuano eventuali avvezioni di umidità in grado di indebolire le “Subsidenze atmosferiche” producendo una nuvolosità stratiforme, possono risultare determinanti per valutare la reale entità dell’onda di calore. In determinate situazioni, lungo le località costiere, l’avvento dell’ondata di calore può essere inibito dal soffio delle brezze di mare che apportando un significativo quantitativo di umidità dalla superficie marina (più fredda rispetto la terra ferma) impediscono alle temperature di schizzare su valori estremi, oltre i +38°C +40°C. Se invece i venti si dispongono da terra le masse d’aria, già notevolmente calde e secche in origine, prima di raggiungere le vallate e le pianure sottostanti tendono a surriscaldarsi ulteriormente per “compressione adiabatica” (abbassandosi di quota aumenta la pressione), esacerbata da eventuali ostacoli orografici (rilievi, massicci montuosi o colline), arrivando nelle aree pedemontane sotto forma di venti davvero “roventi”, molto caldi e poveri di umidità.
In questa situazione la significativa “compressione adiabatica” indotta dal fattore orografica può dare origini a considerevoli “scaldate” che possono spingere i termometri su valori davvero estremi, in relazioni ai bassissimi indici di umidità relativa associati. Questo è il caso delle coste della Sicilia tirrenica quando vengono investite dalle raffiche di caduta dello scirocco. I venti di ostro e scirocco, già caldi in origine, dopo aver scalcato i rilievi dei Nebrodi e delle Madonie, “comprimendo” (“compressione adiabatica“) le masse d’aria verso il basso, raggiungono le coste tirreniche siciliane sotto forma di folate di vento di caduta molto calde e secche, che nel periodo estivo possono agevolmente far schizzare i termometri oltre la soglia dei +40°C.
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