Convezione diurna estiva: alcune caratteristiche

[Ghiaccio96]

A volte può capitare in estate di vedere i cumuli formarsi già dal mattino. Ci sono volte in cui l'instabilità termoconvettiva si manifesta sin dalla tarda mattinata/primo pomeriggio. Vi siete mai chiesti se si può prevedere l'ora di formazione di queste celle?
La risposta è sì,ed è contenuta nel motivo stesso della convezione estiva.

Innanzitutto,come si può ben immaginare,un profilo di temperatura STABILE è un gradiente termico inversionale,ossia l'aria più fredda si trova al suolo e la temperatura aumenta con la quota. In questa situazione dunque la colonna d'aria si trova ad un minimo di energia potenziale (tutti i sistemi fisici vanno verso l'equilibrio,ossia lo stato di minor energia). Un profilo INSTABILE è un gradiente termico che decresce con la quota.
Durante la notte il raffreddamento radiativo del suolo raffredda gli strati sovrastanti con cui è a contatto (per questo possiamo osservare a volte la classica nebbia stratificata radente un prato). Si crea dunque inversione termica. Al mattino il sole comincia a scaldare il suolo,il raffreddamento radiativo si interrompe e la temperatura rimane costante. Esatto,costante,in quanto il calore latente liberato dal suolo deve prima andare a mangiarsi gradualmente partendo dal basso tutto lo strato inversionale. Quando il gradiente stabile sarà stato tutto eroso,comincia a formarsi quello instabile,la temperatura al suolo sale,più che negli strati superiori. A questo punto parte la termica,la quale non più bloccata dallo strato inversionale,è più calda dell'ambiente circostante e quindi sale andando a formare i cumulinembi.

L'ora d'inizio della convezione dipenderà dunque da quanto è spesso lo strato d'inversione. Nel profilo mattutino termico estivo,immaginiamo la quota alla quale finisce l'inversione termica e riparte il normale gradiente instabile. Quella quota ha un nome,e sia chiama LFC (Level Free Convection,ossia livello di convezione libera).
Una prima immediata conseguenza di questa dinamica è che in estate l'LFC è al suolo ed è quindi sempre inferiore all'LCL (lifting condesation level,la quota a cui la termica,salendo,si raffredda secondo un gradiente termico secco fino alla saturazione,per poi continuare a raffreddarsi con un gradiente saturo. È per via di questa posizione reciproca delle due quote che i cumulinembi hanno la base piatta,in quanto la termica che sale ha la stessa forma vorticosa degli ammassi di vapore che vengono su da una pentola con acqua che bolle,ma la base non è a cotton fioc come i restanti bordi della nube perché l'LCL è appunto un piano isobarico).
Nel semestre freddo difficilmente si assiste ad un LFC inferiore all'LCL. Cos'è allora che può innescare la convezione? Dei moti forzati. Un rilievo,o delle convergenze. Un motivo dinamico quindi. Mentre la convezione estiva è dovuta esclusivamente a motivi termodinamici.

Quanto diverrà alto il cumulonembo? Questo ce lo dice il CAPE. Questo indice rappresenta un'energia potenziale. Ammettendo che il profilo termico sia instabile,la termica che parte dal suolo acquista velocità sempre di più fino a che non si raffredda alla stessa temperatura dell'atmosfera circostante (livello di buoiency neutra,incudine). A seguito l'aria esterna è più calda,ma la termica ha ancora da smaltire tutta l'energia cinetica che si ritramuta in potenziale,quindi continua la corsa verso l'alto. Per questo a volte sopra l'incudine vediamo il cumulinembo fare un'ulteriore montagnetta a cotton fioc. Ovviamente dopo l'incudine il cumulonembo non cresce gran che,perché l'ipotesi di moto verticale adiabatico della massa d'aria che sale è piuttosto forzata.questa zona di riconversione dell'energia cinetica in potenziale ha un nome ma ora non lo ricordo.

CAPE alto non vuol dire per forza temporali,è solo una energia che avrebbero le nubi se si formassero. Un più utile indice sulla formazione dei temporali è in CIN,definito come l'energia che dovremmo spendere per spostare una massa d'aria verso l'alto in un profilo stabile. In questo caso,tanto più è basso il CIN,tanto più facilmente parte la termica dal suolo o in generale la convezione (convective inhibition index). Meteociel da il CIN in valore assoluto (se non sbaglio è una energia definita negativa),ma non so bene come vadano interpretate dunque quelle carte. In estate ci aspettiamo dunque un CIN praticamente nullo una volta eliminato lo strato inversionale.

Per ora non mi vengono in mente altri particolari...