“I tornado, colonne d’aria in rapida rotazione che si estendono verticalmente dalla superficie alla base di una nube cumuliforme, rappresentano uno dei fenomeni meteorologici più gravi in termini di vittime e danni. Considerando solo gli USA, ogni anno si verificano circa 500 tornado di intensità EF1 o superiore, che producono una media di 125 vittime ed enormi devastazioni. Le simulazioni numeriche della scala spaziale e temporale molto fine dei tornado (tipicamente con un diametro inferiore a 2km e una durata inferiore a 1000 s) richiedono risoluzioni di ordini di grandezza inferiori rispetto a quelle attualmente disponibili nelle previsioni meteorologiche operative e nei modelli climatici. Inoltre, le dinamiche caotiche di questi vortici limitano la loro previsione deterministica”. È quanto si legge in un nuovo studio, pubblicato su NHESS, in cui gli autori hanno definito delle formule analitiche per la probabilità di avvenimento di un tornado basate su precursori di mesoscala, come wind shear (WS) e CAPE.
“Di conseguenza, gli studi climatologici si sono concentrati sull’identificazione delle condizioni ambientali favorevoli a forti tempeste convettive in grado di generare tornado. Diversi parametri meteorologici termodinamici e cinematici sono stati analizzati, singolarmente o considerando indici di instabilità combinati, per identificare le condizioni più favorevoli alla genesi dei tornado. Questo approccio è coerente con l’idea di base che i tornado derivino da un processo a più fasi, che tiene conto del fatto che l’inclinazione della vorticità orizzontale vicino al suolo da parte di una violenta corrente ascensionale gioca un ruolo fondamentale”, scrivono gli autori dello studio, che hanno utilizzato “tale modello concettuale come quadro di riferimento per l’introduzione di una formula analitica per la probabilità che si verifichi un tornado”. “L’espressione che proponiamo in questo studio ha lo scopo di fornire uno strumento per supportare le allerte tornado nelle previsioni meteorologiche operative e stimare i cambiamenti nella frequenza del verificarsi di tornado nelle proiezioni climatiche”, spiegano gli esperti.
“Grazie a queste formule si rende più semplice una eventuale previsione di tornado utilizzando modelli di previsione del tempo e climatici. Infatti, a causa della risoluzione non adeguata di tali modelli, è al momento impossibile una previsione “diretta” di questi eventi”, spiega con un post sui social Roberto Ingrosso (Dipartimento delle Scienze della Terra e dell’Atmosfera dell’Università del Québec a Montréal), autore principale dell’articolo. “Nello studio sono stati analizzati oltre 3000 tornado americani ed europei di categoria F2+, quindi tra quelli più intensi, grazie ai dataset dell’European Severe Weather Database e della NOAA. I campi dei precursori vengono dalle rianalisi ERA5 del servizio Copernicus”, spiega ancora Ingrosso.
Nella figura seguente, “si può apprezzare il fit empirico (superficie colorata) e le stime empiriche relative ai tornado americani ed europei (triangoli) in una distribuzione di probabilità bivariata (WS+CAPE). I colori vanno dal verde (probabilità molto bassa) al rosso (probabilità molto alta)”, spiega l’esperto.
L’espressione risultante dallo studio “consente di calcolare la probabilità del verificarsi di un tornado utilizzando variabili calcolate da previsioni meteorologiche e modelli climatici, compensando così la mancanza di risoluzione necessaria per risolvere questi fenomeni nelle simulazioni numeriche”, viene specificato nello studio. “L’analogo più vicino al nostro approccio è la formula della probabilità di tornado in Grieser e Haines (2020), che hanno considerato due parametri: uno che descrive i cambiamenti verticali di temperatura e un parametro composito che unisce CAPE e wind shear. I nostri risultati differiscono da Grieser e Haines (2020) nella metodologia adottata per stimare la probabilità di occorrenza dei tornado. Grieser e Haines (2020) propongono una regressione lineare della funzione logistica, mentre noi proponiamo un fit bivariato non lineare del logaritmo della probabilità. Inoltre, il nostro studio mostra che la relazione del CAPE con la probabilità di occorrenza del tornado si discosta significativamente da una dipendenza lineare e che l’interazione tra l’azione del CAPE e il wind shear nella bassa troposfera non può essere adeguatamente rappresentata dalla loro combinazione additiva, espandendo ulteriormente i risultati di Grieser e Haines (2020). Infine, Grieser e Haines (2020) hanno utilizzato la loro formula per stimare i tassi di occorrenza passata degli eventi di tornado, mentre, per quanto ne sappiamo, questa è la prima volta che le espressioni analitiche sono proposte nella letteratura scientifica con l’obiettivo generale di descrivere la probabilità di tornado ad alta risoluzione temporale e spaziale con applicazioni nelle previsioni meteorologiche e nelle proiezioni climatiche”, concludono gli esperti nel loro studio.
