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Cosa sono le nubi, come si formano e quali sono i tipi principali?

In questo articolo andremo a spiegare la genesi delle nuvole con particolare focus su quelle chiamate Cumuli o CumuloNembi.

Partiamo innanzitutto con il dire che una nuvola è formata da acqua e non da vapore acqueo come spesso si è soliti credere. Questo perché il vapore acqueo è completamente trasparente e rappresenta l’acqua allo stato gassoso contenuta in un massa d’aria: si tratta della normale “umidità dell’aria”,  la quale la percepiamo e la possiamo anche misurare, ma non la possiamo vedere.

Quando il vapore acqueo contenuto nell’aria condensa, si formano minuscole goccioline d’acqua che invece noi possiamo fisicamente vedere. Sono queste piccole goccioline che formano le nubi o le nebbie. Per intenderci il “fumo” che esce da una pentola d’acqua in ebollizione non è vapore acqueo come si crede, ma è acqua allo stato liquido, cosi’ come per le nuvole.

Tornando alle nuvole, queste si generano quando ha luogo la formazione di goccioline liquide all’interno di una massa d’aria per via della condensazione del vapor acqueo in essa contenuto. Una massa d’aria ad una certa pressione e temperatura è in grado di contenere una quantità massima d'acqua allo stato gassoso. Quando viene raggiunta una certa temperatura/pressione minima, chiamata “punto di rugiada”,  l’acqua al suo interno condensa. Più è bassa la temperatura e quindi la pressione, meno sarà l’acqua che è possibile mantenere allo stato gassoso.

Una massa d’aria si raffredda principalmente quando è costretta a salire di quota e quindi, appunto, a raffreddarsi. I motivi per cui una massa d’aria è costretta a salire possono essere principalmente:

Sollevamento da riscaldamento: per via del riscaldamento del suolo, l'aria adiacente ad esso, più calda e leggera, sale e si raffredda sia per la temperatura più bassa che incontra in quota, sia per la diminuzione di pressione. Di solito in queste circostanze si formano i cumuli.

Per scivolamento di due masse d’aria a differente temperatura una su l’altra: quella più calda sarà costretta a trovarsi più in alto raffreddandosi e quindi condensando formando in questo caso delle nubi stratiformi.

Per sollevamento orografico: cioè quando la massa d’aria incontra un ostacolo nella sua direzione di scorrimento, come un rilievo montuoso, ed è quindi costretta a risalire lungo i pendii per guadagnare quota e superarlo.  L’aria si raffredda andando incontro alla condensazione e alla formazione di nubi in questo caso sia cumuliformi che stratiformi.

Prendendo in esame la formazione di nubi cumuliformi per sollevamento, troviamo che l’aria riscaldata nei bassi strati a contatto con il suolo, è costretta a sollevarsi di quota e quindi a raffreddarsi. Il sollevamento durerà finché ci sarà una differenza di temperatura con l’aria circostante. Se nel sollevarsi e raffreddarsi, l’aria raggiunge il suo punto di rugiada, cioè quello a cui il vapore acqueo in essa contenuto si condensa, abbiamo la formazione della nuvola. L’aria continuerà a salire, dando vita ad una nuvola sempre più grande. Le correnti al suo interno assumeranno una circolazione molto caratteristica: da una parte ci saranno le correnti ascensionali dovute all’aria calda che sale, dall’altra invece l’aria ormai raffreddata tenderà a riportarsi a quote più basse, riscaldandosi di nuovo e quindi ricominciando a salire.

Queste correnti mantengono in sospensione le goccioline d’acqua condensate che divenendo sempre più grandi e alla fine cadono al suolo. Se la temperatura è al di sotto dello zero si formano cristalli di ghiaccio che successivamente, nella fase di discesa si sciolgono. In particolare condizioni, però,  quando l’aria alla sommità della nube è molto al di sotto dello zero, i cristalli di ghiaccio che si formano non hanno il tempo di sciogliersi completamente e nel vortice di sali e scendi si aggregano con altre particelle di acqua in sospensione, formando dei granuli di ghiaccio via via più grandi. Quando questi granuli di ghiaccio sono diventati abbastanza grandi da non poter essere più sostenuti dalle correnti d’aria, cadono al suolo sotto forma di grandine.

La formazione del cumulo può essere alimentata dallo stesso calore rilasciato dal vapore acqueo nel fase di condensazione, chiamato “calore latente”, che contribuisce a mantenere la differenza di temperatura della massa d’aria che sale con quella circostante, di fatto autoalimentando il processo di risalita. In questo caso si ha la formazione di celle temporalesche di elevata intensità che possono raggiungere migliaia di metri di altezza, producendo fenomeni atmosferici a volte distruttivi. 

La spinta del cumulonembo verso l’alto si arresta quando ad un certo punto, incontrando uno strato d’aria con temperatura maggiore o con pressione maggiore (Tropopausa), si blocca il processo di salita, schiacciandosi ed allargandosi dando luogo alla formazione della caratteristica forma ad incudine dei cumulonembi temporaleschi. L’attrito che si viene a formare tra l’aria che sale e le correnti discendenti provocano l’accumulo di grandi quantità di cariche elettriche nell’aria che ad un certo punto si scaricano a terra con i fulmini.

Successivamente a questa fase di maturità, all’interno del cumulo nembo le correnti fredde discendenti pian piano inibiscono la risalita di aria calda, determinando di fatto l’inizio della fase di dissolvimento del  temporale e della fine dei fenomeni meteorici, che può avvenire anche nel giro di qualche ora.

 

08/11/20

Andrea Nicoletti