Analisi meccanica, termo e fluidodinamica

Analisi meccanica, termo e fluidodinamica
del Tornado di Scicli (RG) [IT20041112-1205]©
di Diego Valeri [1]
collaboratori:
Andrea Griffa [2], Giuseppe Fidone [3],
Giuseppe Cardi [4], Pierangelo Bellio [5]
(ITALIAN WEB VERSION)
(December 15th, 2006)
[1] analisi a mesoscala e a piccola scala. Risoluzioni equazioni meccaniche, termo e fluidodinamiche del Tornado
[2] analisi sinottica, e carte al suolo (P, RH(%), T°C)
[3] testimone e autore delle riprese fotografiche del Tornado
[4] per aver fornito le riprese video del Tornado
[5] per aver postato sul forum TT la cartina di Fig.21.
1.0 Abstract
L’Italia, vista la sua posizione nel Mediterraneo, può essere interessata occasionalmente da
fenomenologie cicloniche violente, statisticamente aumentate nel corso degli ultimi 20 anni.
Nell’articolo, in “formato WEB” si è descritto, con un elevato grado tecnico di dettaglio, il Tornado
che ha colpito, nell’autunno 2004, la parte sud-occidentale della regione Sicilia, producendo danni per
milioni di euro, e panico nella popolazione locale, fortunatamente senza danneggiamenti a persone,
considerata anche la bassa densità abitativa (50 -100 abitanti) per km2. Eventi vorticosi di questa
portata sono rari, anche se la suddetta zona, a causa della relativa latitudine, non ne è esente. Anche se
la Sicilia, nell’arco di qualche ora, è stata interessata da tre Tornado in tutto, non si può parlare di
“Tornado Outbreak”, condizione verificata per almeno 6 trombe d’aria che toccano il suolo in un’area
ristretta. L’evento di Scicli è stato catalogato con la sigla IT20041112-1205, nell’archivio del
“Thunderstorm Team”. La sigla IT indica la nazione dove si è verificato l’evento (IT = Italia); i
numeri indicano, rispettivamente, l’anno, il mese e il giorno, e l’ora e minuti in T.U.. L’utilizzo di
1
codici rende più immediata e univoca l’individuazione del fenomeno in qualsiasi momento, anche in
presenza di oggetti analoghi nella stessa o limitrofa zona e/o regione.
2.0 Introduzione
Nel primo pomeriggio del 12 Novembre 2004, tra le ore 12h 05±1m alle ore 12h 15±1m G.M.T.
(Greenwich Meridian Time), un’ampia fascia collinare in prossimità di Donnalucata (Lat. 36° 45’ 41”
N; Long. 14° 38’ 22” E), frazione del comune di Scicli (RG), è stata interessata da una violenta tromba
d’aria, classificata, in base alle testimonianze e ai danni prodotti al suolo, come “il più grande Tornado
europeo degli ultimi 50 anni, di cui si hanno a disposizione foto e video” (A.Griffa). Grazie alle
fotografie realizzate dall’avv. G.Fidone, nei dintorni della zona balneare di Plaja Grande, centro abitato
a circa 6 km N da Donnalucata, e alla video ripresa di un testimone, non ben identificato, situato presso
la suddetta frazione di Scicli,
è stato possibile quantificare una serie di parametri caratteristici
dell’idrometeora (in quanto ogni evento presenta peculiarità uniche), quali:
-
cinematica e geometria della nube temporalesca
-
velocità delle correnti ascendenti e discendenti dal temporale
-
rapporti specifici tra Mesociclone e Tornado
-
tipo di Tornado in base alle caratteristiche morfologiche
-
dimensioni, dinamica e cinematica del Tornado, nelle varie fasi fotografate e/o riprese
video
-
lunghezza (non completa) della traccia al suolo e relativa traiettoria
-
velocità dei venti, potenza media e trasferimento dell’energia al suolo
-
calcolo azione dinamica sulle strutture (in questo caso profilati in acciaio e muretti
prefabbricati in cemento armato)
-
stima del grado Fujita e Fujita-Person, TORRO e correlazioni associate
-
comparazioni statistiche con le precedenti scale
-
conclusioni e comparazioni con stime precedenti di meteofili e/o professionisti
N.B. - (I primi 4 punti e gli ultimi due sono disponibili nella versione completa dell’articolo)
2
Come riportato, l’analisi del fenomeno è praticamente completa, tenuto anche conto delle antecedenti
interpretazioni delle carte al suolo alla connessa situazione sinottica, relativa ai sistemi frontali che
hanno interessato la parte sud-occidentale della penisola Italiana (A.Griffa). Di conseguenza, le
condizioni sinottiche non verranno trattate, rimandando al sito italiano del T.T (Thunderstorm Team)
per ulteriori dettagli.
3.0 Approccio geometrico ed analitico al problema:
Condizioni Ambientali al contorno - (Enviromental features)
Variabili Termodinamiche
•
Pressione atmosferica media al livello del mare di P0
1010±1 mb
•
Pressione atmosferica media al sito interessato dalla traccia del Tornado P(z)
1002±1 mb
•
Temperatura ambientale al sito T(z)(294±1 K)
•
Densità media dell’aria ρ(z)
•
Umidità media relativa RH(%)
•
Tensione di vapore saturo
24.87±0.01 kPa
•
Tensione di vapore
15.92 ±0.01 kPa
•
Temperatura virtuale:
312.8±0.1 K
•
Temperatura di rugiada al sito:
14±1 °C
•
Temperatura di bulbo bagnato
17.0±1 °C
•
Umidità assoluta
9.88±0.01 g/Kg
•
Winchill
21.5±0.01°C
•
livello di condensazione della massa d’aria (L.C.L. - Tdew 14°C)
•
livello di convezione libera (L.F.C.)
•
rapporto di mescolamento saturo:
21±1 °C
1.33±0.1 kg/m3
64 ±1 %
875±12 m s.l.m.
612±8 m s.l.m.
16±1 g/Kg
Nube a Parete - (Wall Cloud)
Variabili geometriche e cinematiche della nube a parete
•
spessore della nube (h)
•
diametro “massimo” (stimato da fotogramma) della nube a parete (Ф)
•
velocità angolare di rotazione (ω) della nube a parete:
8,7*10-2±0,1*10-2 rad/s
•
frequenza di rotazione (ν):
1,4*10-2±1,6*10-4 Hz
•
velocità tangenziale al bordo esterno (Mt) della nube (230±40 km/h):
263±26 m
1529±254 m
64±11 m/s
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4.0 Analisi delle riprese fotografiche del Tornado:
4.1 La fase a vortici multipli
La prima immagine (Fig.16), è certamente la più spettacolare: Tornado turbolenti, come quello ripreso,
caratterizzato da propaggini così disordinate è detto “Tornado a vortici multipli” o “Multivortex”. La
struttura può contenere fino ad un massimo di 6 sottovortici, localizzati alla base della nube a imbuto
“principale”, ed è caratteristico di trombe d’aria dall’F3 fino a F5. I Multivortex si sviluppano nelle
zone in cui la tornadogenesi da supercella è dominante. In media solo 1,5% (o anche meno) delle
trombe d’aria che si sviluppano sul pianeta, alle diverse latitudini, appartiene e a questa categoria. Se la
stima è corretta, allora il Multivortex distava 2141±74 m dall’osservatore in direzione E-NE e l’angolo
sotteso sul fotogramma forniva un diametro medio, a contatto con il suolo, di 340±12 m, in ottimo
accordo, entro gli errori di misura, con la documentazione video. E’ importante sottolineare che le
misure si riferiscono ad un Tornado “equivalente” dal punto di vista geometrico al Multivortex ripreso.
Cioè ad un singolo vortice che sottintende le stesse dimensioni lineari e apparenti di quelli ripresi.
Attraverso considerazioni geometriche, si ricava per ogni singola tromba d’aria, in precessione intorno
al centro di massa comune, i rispettivi diametri (Φ):
•
Vortice 1 (il primo a sinistra nella Fig.16 – Φ1):
76±3 m,
•
Vortice 2 (quello di centro nella Fig.16 – Φ2):
73±3 m;
•
Vortice 3 (l’ultimo sulla destra nella Fig.16 – Φ3):
78±5 m.
Come è ovvio aspettarsi, i raggi medi erano di dimensioni paragonabili! Purtroppo non avendo la
coordinata temporale, riferita a questa fase, non è possibile determinare la frequenza di precessione,
attorno al comune centro di massa, anche se di grandezza paragonabile a quella della nube a parete
sovrastante, né la velocità e la scala dei venti nei singoli vortici. E’ stato anche possibile calcolare le
coordinate U.T.M. (36° 47’ 03±1” N e 14° 37’ 42±1” E) e la quota 71±1 m s.l.m., che localizzavano la
posizione della meteora nello spazio. Questo “punto iniziale” corrispondeva ad un tratto della traccia
reale al suolo del Tornado. Quindi la Fig.16 non rappresentava la zona di inizio della traiettoria della
meteora, ma solo un punto “intermedio” lungo la stessa. Il tragitto completo è stato calcolato più avanti
con tecniche statistiche.
4
Fig.16 - Multivortex in azione. Il sistema tornadico generava 3 sottovortici simili come dimensioni e
“forza”, le cui caratteristiche sono riportate nel testo. Questa condizione è detta fase matura della meteora
(stage mature). L’immagine è realizzata probabilmente con un obiettivo 18mm. La focale è ricavata
attraverso il confronto delle dimensioni note di elementi presenti nel fotogramma. Notare la turbolenta
“Wall Cloud” associata al Multivortice. Un’analisi digitale dell’immagine, mostra il suolo bagnato,
indice che l’osservatore era raggiunto marginalmente dalla pioggia fine, tipica dei settori più esterni del
Mesociclone. Solitamente nelle vicinanze di un tornado (entro pochi km) l'aria è calma, in quanto ci troviamo sotto
l'updraft principale. Tuttavia alcuni forti tornado inducono un incremento regolare dei vento nella porzione
esterna allo stesso a causa della bassa pressione al suolo prodotta dal vortice che richiama aria dalle zone
adiacenti” (A.Griffa). Come è intuibile, il fenomeno atmosferico era già nell’apice della sua
manifestazione!
4.2 Ingrandimento della fase a vortici multipli
La foto successiva riprende la fase Multivortex in maggior dettaglio, mettendone in evidenza la
notevole turbolenza del sistema, con contorni non ben definiti per l’idrometeora, e le fasce dei detriti
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sollevati dal suolo. Un’attenta visione dell’immagine mostra anche la variazione cromatica dei
sottovortici, che assumevano una tonalità marrone, dovuta all’aspirazione di tonnellate di terreno
agricolo. Dai calcoli risulta che il Tornado distava 1758±45 m dall’osservatore di Plaja Grande e
riduceva il diametro equivalente, prospetticamente a causa della precessione dei sottovortici, a 223±21
m. I raggi dei singoli turbini erano rimasti pressoché invariati. Le coordinate UTM erano 36° 47’ 01±1”
N 14° 37’ 28±1” E, mentre la quota assoluta era 57±1 m s.l.m.. La foto, opportunamente zoomata circa
2X, è scattata 12±2 s dalla precedente e nell’intervallo di tempo suddetto la meteora percorreva
144±18m.
Fig.16b -
Ricostruzione schematica di un sistema Multivortex asimmetrico. Le frecce
rappresentano la circolazione dell’aria “ambientale”, in entrata ai vortici. Il sistema tornadico, così
strutturato, presenta sia un centro di massa comune che un relativo centro di roto-traslazione delle
singole trombe d’aria
Fig.17 – Ingrandimento del Multivortex. Spettacolare immagine della forza distruttiva
dell’idrometeora. Il sistema era estremamente instabile. Questa condizione termodinamica permetteva
6
la formazione di 3 vortici, ruotanti attorno ad un comune centro di massa, il cui moto era vincolato al
Mesociclone sovrastante.
4.3 La fase d’instabilità
Nei fotogrammi successivi, i sottovortici si riunivano a causa della perdita di energia! Interessante
notare la notevole turbolenza del sistema e il sollevamento di detriti dal suolo, alcuni dei quali ben in
evidenzia. Pur non discriminando sul tipo di “frammento”, è possibile calcolare la dimensione lineare
dell’oggetto in volo. Il detrito più grande, visibile nella foto, aveva una larghezza di 43±2 m ed era
sollevato ad un’altezza, dal piano locale, di 245±44m. Non sono possibili eventuali stime dei pesi. La
meteora, nella Fig.18, era a 1632±42 m di distanza, alle coordinate UTM 36° 46’ 58±1” N 14° 37’
22±1” E e 50 m s.l.m., e progressivamente riduceva il diametro a 170±5 m. L’intertempo con la
precedente immagine è di 23±5 s, e il Tornado aveva percorso ulteriori 287±30 m.
Fig.18 - il Multivortex si indebolisce. Pur essendo caotico, erano ancora ben visibili i detriti sollevati
dal Tornado! La discontinuità, della nube ad imbuto con il suolo, era dovuta alla riduzione, nei bassi
strati atmosferici alla riduzione dell’RH(%).
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4.4 La fase di assottigliamento del vortice
Ormai la fase Multivortex è conclusa: il Tornado cambiava la velocità dei venti tangenziali, in
prossimità del suolo. Nella foto, è ben riconoscibile la bolla di stagnazione, in pratica “il collo di
bottiglia”, dovuto all’interferenza delle correnti ascendenti e discendenti, che determinavano due
diametri: quello in prossimità della nube di 195±5 m e quello al suolo di 46±2m. La tromba d’aria era
posta a 1450±37 m dall’osservatore, alle UTM 36° 46’ 56±1” 14° 37’ 13±1” e 47±1 m s.l.m., Rispetto
all’immagine precedente, l’idrometeora percorreva altri successivi 412±.41 m in 33±8 s.
Fig.19 – Tornado normale. L’indebolimento del sistema continua, e si è passati ad una classe FFP più
bassa: un F2. Questa condizione è nota come fase di assottigliamento del Tornado (shrinking stage). ! I
detriti visibili nell’immagine, in teoria, potrebbero essere utilizzati per stimare la distanza del vortice.
Concettualmente questo procedimento non è corretto, in quanto i frammenti seguono le linee di flusso
esterne dei venti, dove la velocità è più bassa e le traiettorie complesse.
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4.5 La conclusione dell’evento…
La foto successiva mostra il dissolvimento della nube a parete, che accompagnava il Tornado nella sua
corsa nell’entroterra siciliano. La “Wall Cloud” distava 1316±34 m in direzione NE, rispetto al “punto
zero”. Il diametro stimato era di circa 1133±29 m alle U.T.M. 36° 46’ 55±1” ; 14° 37’ 06±1” e 45±1 m
s.l.m.. L’intertempo con l’immagine precedente era di 23±5 s ed il sistema erano percorsi ulteriori
287±30 m.
Fig.20 – “Fine della tempesta”. “Wall cloud” riconoscibile ed organizzata, in rotazione mesociclonica,
mentre la fenomenologia tornadica era ormai inattiva Questa condizione è nota come fase di decadimento
della meteora
(decaying stage). Il sistema aveva perso energia, man mano che ha proseguito
nell’entroterra, risparmiando le serre visibili in primo piano. Notare, in concomitanza con
l’approssimarsi della nube a parete, la presenza di precipitazioni, con gocce di pioggia di grandi
dimensioni. L’attrito con il suolo, indeboliva il tornado in quanto incrementava la pressione interna
all’imbuto.
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5.0 Determinazione della traccia al suolo
5.1 Stima grossolana di G.Fidone e A.Griffa
Riproponendo l’immagine di A.Griffa, basata sulle impressioni qualitative di G.Fidone, si evince come
la stima della traccia al suolo di 3900±100 m evidenzi una traiettoria di 19±1° azimut (da N verso E) da
un presunto punto iniziale, situato a circa 1500±100 m dall’estuario del fiume Ermino, alle coordinate
U.T.M.: 36° 46’ 22±1” N e 14° 36’ 10±1” E sul livello del mare, che dovrebbe corrispondere alla
prima ripresa (Fig.16). Il punto finale della traccia, individuato dal testimone, è in prossimità di un
meandro, a circa 1000 m da questo ultimo, alle coordinate UTM 36° 48’ 07±1” N 14° 37’ 32” E e
111±1 m s.l.m.. Analizzando in dettaglio i singoli fotogrammi, si manifestano le modalità di
spostamento della meteora: quest’ultima era in evidente avvicinamento alla stazione di ripresa
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fotografica (punto zero). La traccia riportata precedentemente, invece, è in contrasto con simile
evidenza. Infatti se il punto iniziale fosse stato in prossimità del litorale, il Tornado avrebbe dovuto
allontanarsi dall’osservatore! I calcoli che sono stati ottenuti forniscono una traccia reale al suolo
differente, sia per orientamento, sia per lunghezza. Interessante in ogni caso il tentativo di A.Griffa e
G.Fidone di localizzare la posizione spaziale della meteora.
Fig.21 – Catina geografica con tracce. La carta di riferimento, proposta da A.Griffa, su indicazione di
G.Fidone, in scala 1:66.000, mostra i punti “supposti” iniziali e finali del Multivortex, e degli altri due
eventi vorticosi, non classificati con sigla, che hanno interessato la medesima zona.
5.2 Stima grossolana in base all’area danneggiata
Dalle cronache locali e nazionali, è possibile descrivere sinteticamente i danneggiamenti che hanno
interessato la provincia di Ragusa, il giorno del 12/11/2004. In dettaglio, presso Punta Corvo e nel
comune di Sampieri sono stati descritti allagamenti e distruzione di serre; vicino a Cave d’Alga,
evidenziati problemi connessi alla viabilità stradale; e per i comuni di Marina di Ragusa e Santa Croce
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Camerina, numerose sono state le telefonate ai centralini comunali e dei mezzi di soccorso per il forte
vento. Da quanto esposto, si stima che la tromba d'aria sia partita dalla latitudine di Cave d’Alga,
Sampieri e si sia estinta in prossimità della strada statale Marina di Ragusa-Donnalucata (S.S. 89), a
circa S-SE di Marina. L’azimut della traiettoria puntava verso Santa Croce Camerina, centro urbano
non interessato dal fenomeno vorticoso. Ciò conferma, indirettamente, la correttezza dell’ipotesi
successiva, relativa al calcolo della traccia al suolo. Alcune fonti (giornali on-line nella rete Internet)
indicavano un’estensione lineare a terra del tragitto di almeno 5±1 km, ma dal centro abitato di
Sampieri ai meandri del fiume Irminio ci sono 11±1 km, in ottimo accordo con le distanze percorse da
questa categoria di Tornado. In linea di massima i danni maggiori erano concentrati lungo una fascia
ristretta, che partendo tra Plaja Grande ha interessato Donnalucata e Scicli (Graf.1).
Graf. 1 – Massimo fitting di danno! In base alle cronache giornalistiche, è possibile stimare quale sia
la più probabile traccia del Tornado al suolo. L’area semitrasparente, contrassegnata in rosso,
sovrapposta al fitting, rappresenta la zona dove si riscontravano i maggiori danneggiamenti.
5.3 Stima statistica dai dati disponibili
La traccia al suolo, esposta in questo paragrafo, è ottenuta dall’analisi fotografica e corrisponde, per
via di regressione probabilistica, a una parte di quella reale. Il punto iniziale, non conosciuto, potrebbe
essere in mare, in base all’ipotesi fatta nel paragrafo 8.4 (presente solo nella versione integrale
dell’articolo) e alle considerazione del paragrafo 5.0.1; mentre quello finale è supposto coincidente con
Plaja Grande
12
Donnalucata
la Fig.20.. Dai dati disponibili, si calcola una traccia parziale al suolo di 1137±29 m, percorsa, tenuto
conto della velocità media di traslazione, in 91±8 s (1m 31±8 s). Dalle variabili termodinamiche
ambientali, presenti al momento della fenomenologia vorticosa, è possibile stimare la massima velocità
dei venti, che, teoricamente, può essere stata raggiunta e non superata dal Tornado: 74±7 m/s (266±24
km/h). In pratica un F3 di media scala! In queste condizioni, attraverso l’applicazione di modelli, la
tromba d’aria può percorrere un tragitto massimo (teorico) di 11 km. Con i valori reali della traccia al
suolo, rispettivamente ottenuti dai fotogrammi e dalla ripresa video, si evinceva come le velocità di
rotazione teoriche fossero comprese tra i 82 km/h (22 m/s) e i 120 km/h (33 m/s), nettamente
sottostimate rispetto al valore di 10.6 km, ottenuto dalla stima di 63 m/s e in perfetto accordo con la
lunghezza del tragitto, ricavata indirettamente dai danni nel capitolo precedente. Questo indica che il
percorso del Tornado è più lungo, rispetto al tratto ripreso video-fotograficamente.
Graf.1 bis – Il grafico mostra la regressione lineare, ottenuta interpolando i valori di distanza dal
testimone G.Fidone in funzione dell’azimut relativo del Tornado, sempre rispetto al suddetto
osservatore. Notare l’ottima correlazione ottenuta.
Graf.2– Il grafico mostra la regressione lineare, ottenuta interpolando i valori di latitudine U.T.M. con
la longitudine U.T.M. del Tornado, sempre rispetto al suddetto osservatore.
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Graf.3 – Il grafico mostra la regressione lineare, ottenuta interpolando i valori di distanza dal testimone
G.Fidone e il diametro del Tornado, sempre rispetto al suddetto osservatore.
Fig.21 bis – L’immagine satellitare della zona, con risoluzione a 4600±100 m dalla superficie terrestre,
riporta in sovrimpressione la traccia del Tornado, come ripresa da G.Fidone, in base ai calcoli ottenuti
(dalla Fig.16 alla Fig.20) .
14
6.0 Analisi del video del Tornado, ripreso presso Donnalucata
6.1 Analisi cinematica della ripresa video
Il tornado è formato, in pratica, da venti ciclostrofici: infatti le uniche forze che intervengono sono
quelle di gradiente di pressione e quella centrifuga (per un sistema non inerziale). Il frame (n° 850)
dell’immagine seguente esibisce il “mostro” atmosferico in azione nella campagna di Donnalucana.
Dall’analisi video si evince che la base dell’imbuto, quella a contatto con il suolo, era di 361±12 m di
diametro. Dall’inizio del video trascorrevano 26±1s e considerando, con buona approssimazione, che
le dimensioni angolari sottese dal tornado, nell’intervallo temporale suddetto, non sono variate
apprezzabilmente, come dimostra la moviola accelerata 4x della prima parte del filmato, è possibile
stimare la velocità di traslazione della meteora pari a 12±1 m/s (45±2 km/h). Una tromba d’aria si
sposta, generalmente, seguendo la direzione della supercella madre, in quanto legata ad essa per il suo ciclo vitale (vedere in
merito il paragrafo 4.2 della versione completa dell’articolo). La base di contatto al suolo del Tornado (o della
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tromba marina) è arretrata rispetto alla direzione di spostamento della meteora, anche se non sempre
per fenomeni così violenti. La velocità teorica di traslazione orizzontale, calcolata per il Tornado di Scicli , è in accordo con i
valori medi di questa classe compresi tra i 33 e i 50 km/h. La traiettoria lineare, non mostra “problemi” di
prevedibilità, legati a particolari comportamenti della nube accessoria o all’inversione della traiettoria
per influenza dell’outflow temporalesco. Questo ci suggerisce il fatto di essere in presenza di un F3 e
non un F4!!!
Purtroppo il filmato riprende solo una frazione temporale di 2m 45±1s dell’intero tragitto del Tornado
e, tra l’altro, non si conosce nemmeno il momento esatto di ripresa. L’immagini, però, suggeriscono,
vista anche la posizione della meteora, che il fenomeno era già in via di decadimento, e quindi
probabilmente successiva alla fase Multivortex ripresa da G.Fidone, nella Fig. 16. Conoscendo la
durata complessiva del filmato, si stima la lunghezza percorsa “a saltelli” dalla meteora: 2051±52 m.
Pur fornendo informazioni limitante, la ripresa video è un documento eccezionale, in quanto permette
di calcolare grazie alla variabile temporale, alcuni parametri fondamentali della nube a parete, come
spessori e velocità della relativa tromba d’aria.
Fig.22 – L’F3 in azione… L’immagine mostra un’istantanea, estratta dal video ripreso da un autore
non identificato, nei pressi di Donnalucata. Notare la simmetria a tronco di cono rovesciato con venti
che sfiorano i primi gradi della scala F3. L’idrometeora era veloce nel suo spostamento nell’entroterra.
Evidente la rotazione antioraria della circolazione tornadica nel nostro emisfero. Osservatore
interessato dal fronte delle raffiche.
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In dettaglio:
Parametri cinematici, calcolati dalla video-ripresa:
•
Diametro a contatto con il suolo
361±12 m
•
Diametro in prossimità della nube a parete
811±28 m
•
Velocità media di rotazione dei venti
63±7
m/s
•
Velocità media di traslazione al suolo
12±1
m/s
•
Spazio percorso nell’intervallo temporale di ripresa video
•
Area di contatto al suolo
2052±52 m
102122±566 m2
Parametri meccanici, termodinamici e fluidodinamici, calcolati dalla video-ripresa:
•
Stress di taglio al suolo
•
Pressione dinamica ambientale
•
Variazione pressione interna al Tornado rispetto a Po
N/m2
67±7
2398±243 Kgm/s2
4893±477 Pa
N.B. - Note le variabili cinematiche, è possibile stimare l’abbassamento barometrico all’interno
dell’imbuto, che non può essere maggiore al -20% della pressione atmosferica presente nel luogo di
formazione.
•
Variazione di pressione turbolenta, attiva sulla superficie di contatto al suolo
•
Stima tasso d’energia trasferito dal Tornado al suolo
•
Tasso di conversione in energia sismica
•
Frequenza fondamentale di risonanza (f0)*
242±24 Pa
3,46*103
MW
33926±19
W
7,4±0,2 Hz
* E’ calcolata su un valore dei venti di taglio di 63 m/s, corrispondenti ad una classe F2, quindi
sovrastimata rispetto alla classe F3!
•
Stima potenza traslazionale media sviluppata (Pcin):
•
Probabilità che nella zona suddetta si verifichi una tromba d’aria (rif. anno 2005):
~ 92 MW
(4 MW/h)
0,140 %
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Parametri di scala, calcolati dalla video-ripresa:
•
Stima scala TORRO (T)
•
Stima velocità dei venti tangenziali (scala TORRO):
•
Stima della riduzione barometrica (scala TORRO):
•
Stima scala Fujita (F)
•
Stima velocità dei venti tangenziali (scala FUJITA):
•
Stima della riduzione barometrica (scala FUJITA):
•
Stima scala Fujita-Person (FFP)
•
Stima velocità dei venti tangenziali (scala FUJITA-PEARSON):
•
Stima della riduzione barometrica (scala FUJITA-PEARSON): ~6733 Pa (6,7% di P0)
T5 (categoria INTENSO)
~ 64 m/s
~5423 Pa (5,4% di P0)
(1971)
F3 (categoria VIOLENTO)
~ 71 m/s
~6733 Pa (6,7% di P0)
(1973)
F3 (categoria VIOLENTO)
~ 71 m/s
N.B. - I modelli indicano per un tipico F3 (scala FFP) una larghezza della traccia al suolo compresa
tra i 160 e i 517m, una lunghezza della stessa tra i 16 e 50 km e venti tangenziali nell’intervallo tra i
70 e i 92 m/s (251 e i 331 km/h). Per un F2, rispettivamente 51 m e 160 m, 5 e 15,9 km, 50 m/s e i 70
m/s (182 km/h e i 252 km/h). Quindi il Tornado in analisi era sicuramente un F3 di medio-basso
livello di scala, salvo ulteriori dati su fasi o eventi ripresi da altri testimoni!
I valori ottenuti dalla ripresa video sono in ottimo accordo, considerando gli errori e le stime in gioco,
con quelli calcolati per la sequenza di Plaja Grande. Il colore grigio scuro delle nubi, legato a fenomeni
di rifrazione e diffrazione della luce, come precedentemente accennato nella versione integrale
dell’articolo e non trattato in questo lavoro, era dovuto all’azione combinata della condensazione del
vapor acqueo atmosferico e dal velo di polveri e detriti alzati dal suolo, al passaggio del Tornado.
L’area di contatto tra il terreno e l’idrometeora, nota come regione angolare, è una zona di
discontinuità complessa, in cui interagiscono caoticamente diversi flussi: quell’inflow dell’aria
dell’ambiente circostante verso l’imbuto, quello dell’outflow del downdraft, richiamato nella rotazione
mesociclonica e il flusso discendente al centro dell’imbuto che viene attirato dal moto vorticoso delle
prime due verso l’alto.
7.0 Analisi dei danni sull’area colpita dal Tornado
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7.1 Elenco sommario dei danni
Dal report di A.Griffa e G.Fidone, si determina che il Tornado colpiva diverse strutture, danneggiando
e/o abbattendo capannoni nelle campagne intorno a Plaja Grande, frazione di Scicli. In dettaglio:
“Il tornado è stato in grado di abbattere strutture in cemento armato, muri di cinta e capannoni, di
trasportare a distanza vetture leggere come moto (ape); ma soprattutto, ciò che mi ha colpito
maggiormente è che una roulotte è stata trasportata talmente lontana dalla sua sede che non è stata
trovata nell’immediato (e si parlerebbe per più di 1 km!). Stiamo parlando di un fenomeno dalla
violenza inimmaginabile se non ci si è trovati sul campo” (A.Griffa).
Si sta parlando di oggetti di peso nell’ordine di qualche quintale, facilmente movibili anche da Tornado
più deboli. Circa 40 sono stati gli interventi che impegnavano, dalle 13.00 (ora solare) in poi, i vigili
del fuoco, del Comando Provinciale di Ragusa, per i danni provocati. ConfAgricoltura segnalava:
danneggiamenti a strutture agricole, capannoni e case coloniche scoperchiate, strutture di protezione
delle colture spazzate via per decine di ettari (Ha), muri a secco abbattuti, tetti squarciati, due pali
dell’energia elettrica crollati, allagamenti di una cinquantina di abitazioni per un violento nubifragio,
distruzione di serre e colture: melanzane, peperoni e fiori (soprattutto rose), piante arboree di carrubo
estirpate, sradicate e scaraventate sul manto stradale, numerosi capi di bestiame morti annegati, insegne
pubblicitarie divelte e sportelli di autovetture in rottamazione trascinate per decine di metri dalla forza
del vento tra Punta Corvo e Sampieri. Ingenti danneggiamenti alla viabilità, nella zona di Scicli, in
particolare nei comuni di Cava d'Alga, Donnalucata e Sampieri, già colpiti da un nubifragio, nel mese
di Settembre dello stesso anno. Per alcune ore era interrotta la strada Marina di Ragusa – Donnalucata
(strada provinciale SP89). Ancora, danni rilevati su numerose aziende agricole e su una cinquantina di
villette, alcune delle quali abitate nel periodo di Novembre, in località Timpe Rosse, tra Donnalucata e
Plaja Grande. Colpita dal vento, anche se con minore intensità la zona di Santa Croce Camerina.
Centralini degli enti di protezione civile, erano intasate dalle telefonate di cittadini di Donnalucata,
Marina di Ragusa.
7.2 Valutazione economica dei danni
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Come da fonti giornalistiche, l’Ispettorato provinciale agricolo di Ragusa aveva stimato in 10.000.000
di euro l’entità del danno registrato nel territorio di Scicli, mentre sarebbero di 25.000.000 di euro i
danni in tutto il territorio della provincia. Nello stesso periodo, si richiedeva un’urgente interrogazione
al Ministro On. Alemanno, nella quale si sollecitava l’emissione di un decreto in tempi celeri per la
declaratoria dello stato di calamita’ naturale per il territorio Ibleo, con particolare riferimento a
Donnalucata, al fine di consentire alle imprese agricole danneggiate dagli eventi atmosferici di ottenere
il risarcimento. Tempo dopo, la provincia di Ragusa, riceveva circa 5.000.000 di euro dallo Stato
Italiano, a favore delle imprese suddette, per il ripristino delle strutture danneggiate, secondo il criterio
della proporzionalità del danno per soddisfare tutte le istanze. Oltre 300 le famiglie che avevano subito
gravi danni su una superficie complessiva di 450 Ha.
7.3 Stima dinamica dei danni
La zona interessata dalla tromba d’aria presenta un agricoltura estensiva, con serre progettate per
resistere ad eventi atmosferici di lieve entità come deboli temporali, grandine e relativi rovesci e/o
scrosci di pioggia. Passando dall’analisi qualitativa dei danni a quella quantitativa degli stessi,
studiando in dettaglio le foto e improntando dei modelli d’analisi delle azioni dinamiche del campo dei
venti al suolo, è possibile calcolare e/o stimare le forze e quindi le velocità in gioco, per meglio
comprendere se le zone riprese, nelle successive immagini, erano direttamente interessate dalla meteora
o se invece colpite marginalmente dal fronte delle raffiche. Dall’equazioni si ricava una pressione
dinamica del vento compresa tra i 351±9 e 157±4 tonn/m2, valori più che sufficienti per trasportare
piccoli oggetti a distanza e sradicare alberi da frutto! In media, la forza del vento è proporzionale al
quadrato della velocità!
7.4 Immagini dei danni arrecati
Le immagini seguenti si riferiscono probabilmente ai danni prodotti dal Tornado nell’entroterra
collinare. Esistono, per la stessa area, anche altre immagini di danneggiamenti a centri agricoli o a
canali d’irrigazione, ma i detriti ripresi nei fotogrammi (tralicci e profilati metallici abbattuti, secondo
direzioni preferenziali, con piantagioni ancora intatte al loro interno, canali e strutture in cemento pre20
compresso in prossimità del mare) non sono associati dal Multivortex! Probabilmente quest’ultimi
sono legati ad altri eventi vorticosi, di più modesta entità, avvenuti nella stessa zona, come descritto da
A.Griffa, e localizzati sia nell’entroterra, che nel litorale (Fig.21, marcatori 1 e 3).
Fig.23 – Un ulivo a terra!
La pianta è totalmente sradicata. Le radici totalmente tranciate.
Presumibilmente l’ulivo si trovava entro la traiettoria del Tornado, in quanto l’osservazione della foto
suggerisce che il terreno è stato “totalmente” trasportato, lasciando al suolo la componente ciottolosa e
rocciosa. Interessante notare in lontananza altre piante abbattute, rispetto ai probabili venti dominanti.
In linea di massima i detriti vengono lasciati alla sinistra della traiettoria del Tornado!
Fig.24 – Una pianta totalmente sradicata. Interessante notare la posizione della pianta e la sua
direzione rispetto ai probabili venti dominanti. Le radici sono totalmente tranciate.
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Fig.25 – Stessa pianta… L’immagine ripropone la stesso soggetto della figura precedente, ma da
un’angolazione più centrale rispetto alla direzione di appoggio al suolo, per meglio evidenziare
l’apparato radicale, divelto, e il terreno smosso in prossimità delle radici.
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Fig.26 - Ex-capannoni! La foto mostra i resti di quello che probabilmente era un complesso di
capannoni agricoli nell’entroterra. A terra le strutture tubolari portanti delle serre, disposte
casualmente.
8.0 Conclusioni
In conclusione il lavoro mostra un interessante quadro relativo all’evento vorticoso IT20041112-1205,
che ha interessato la provincia di Ragusa l’11 Novembre 2004 alle 13:05 (ora solare), classificato come
un F3 della scala Fujita-Pearson (FPP) e T5 della scala TORRO, di rara tipologia a 3 vortici multipli, a
corrente discendente. Con un diametro di oltre 340 m, all’apice della sua manifestazione, si spostava ad
una media di 12 m/s (43 km/h), producendo venti di taglio di oltre 63 m/s (227 km/h) per quasi 10 km
di tragitto in direzione SSW verso NNE, interessando maggiormente località Donnalucata, frazione di
Scicli e producendo danneggiamenti per oltre 10.000.000 di euro. Dettagli riassuntivi nell’immagine
seguente.
Fig.27 – Immagine risolutiva del fenomeno! L’elaborazione grafica mostra un’immagine satellitare
della zona di Donnalucata, con sopraimpresso la direzione e il tragitto del Tornado “Multivortex”, così
come ricavato dai calcoli ottenuti dalle foto di G.Fidone. Sono riportate anche le coordinate U.T.M. del
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punto iniziale e finale della traccia al suolo e tutti i dati, esposti nell’articolo wWEB, ottenuti dalle foto
e dalla ripresa video.
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Per maggiori dettagli sul Tornado, sulle carte sinottiche, sui dati meteo e relativi radiosondaggi,
correlazioni e studi sulla nube a parete, Mesociclone e sistema Supercellare associato alla tromba
d’aria, si rimanda all’articolo integrale.
9.0 Ringraziamenti
L’autore desidera ringraziare: il meteofilo A.Griffa, del Thunderteam Italia, per aver fornito alcune
carte sinottiche e a mesoscala (Figg.1-2-3), l’immagine satellitare (Figg.6-7-9-10) e tutti i fotogrammi
del Tornado (Figg.16-17-18-19-20-21-22); l’Avv.G.Fidone per aver realizzato le straordinarie
immagini (Figg.16-17-18-19-20-21-22); Giuseppe Cardi, di Meteoweb (http://www.meteoweb.it) ,
per aver fornito la videoripresa (di autore sconosciuto) del Tornado.
L’autore desidera dedicare il presente lavoro alla memoria del caro amico e meteofilo Sergio
Coaccioli.
L’Autore
Diego Valeri – Laureato, nel 2003, con il vecchio piano quinquennale in Scienze
Ambientali, con specializzazione nell’indirizzo chimico e nell’indirizzo geologico, lavora nel ruolo
tecnico presso la Direzione dell’Assessorato Ambiente della Regione Lazio. Attualmente laureando
in Chimica all’Università degli Studi di L’Aquila. Ha acquisito diverse qualifiche attraverso corsi e
diplomi di vario genere. Nell’ambito extra-lavorativo coltiva numerosi hobbies scientifici e non. Si
interessa prevalentemente di Astronomia (analisi video, foto-visuale e radio delle meteore, comete ed
asteroidi, calcolo orbite e curve fotometriche), Meteorologia (analisi della termodinamica
temporalesca e ottica atmosferica) e Sismologia (analisi della sismicità locale e regionale). E’ socio e
membro di numerose associazioni scientifiche ed ambientali e collabora con diversi enti ed istituti
nazionali
ed
internazionali.
Sito
internet
:
http://web.tiscali.it/diego.valeri.
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