Nuvole Tsunami

Oggi vi racconto delle nuvole di Kelvin Helmholtz, o nuvole tsunami.

Tempo fa, per l’esame di meteorologia, cercavo idee su cui lavorare per una mia tesina d’esame e come sempre ho rivolto gli occhi al mare azzurro sopra di me… Il cielo non mi delude mai; mi ha offerto una grande varietà di bellissime nuvole: cirri, cumuli e stratocumuli! Però mancava qualche cosa! Volevo nuvole sconosciute ai più che mi dessero la soddisfazione di farsi raccontare… riflettendoci su ne ho trovata una di cui avevamo parlato a lezione. Valeva la pena provare! Cercai qualche immagine e…

Nuvole Tsunami o di Kelvin – Helmholtz (Jervis Bay, NSW, Australia © Giselle Goloy )

Devo ammetterlo, la prima volta che le si trova navigando in rete, sembra che qualcuno si sia divertito a trasformare nuvole normalissime in un’opera d’arte; appunto, sembra, ma non è così! Queste nuvole hanno davvero una forma simile a quella dei grandi cavalloni (billows) tanto amati dai surfisti! Chi potrebbe aspettarsi di vedere una cosa del genere dalle parti dell’A24!? Eppure può capitare…

Queste formazioni nuvolose così particolari si chiamano “nuvole tsunami” o, più tecnicamente, “nuvole di Kelvin-Helmholtz” (cercatele con questo nome sul sito cloudspotting). Il legame con le catastrofiche onde oceaniche in realtà è praticamente inesistente, le si trovano nominate così per via della loro forma, ma fisicamente le due cose non hanno legame… però è un nome troppo bello!

Si formano in presenza di una variazione abbastanza forte nella velocità verticale tra due strati d’aria: il primo, caldo e poco denso, scorre sopra uno strato più freddo e denso; si creano dei “vortici” lungo la superficie di separazione che evaporano e condensano divenendo visibili. Belle vero? Sembrerebbero fenomeni rari ed esotici… ancora una volta devo smentirvi!

Sono piuttosto frequenti, ma possono essere difficili da individuare se si formano troppo in alto, in luoghi non abbastanza umidi per generare nuvole oppure all’interno di una cella temporalesca. Il nome deriva dai due scienziati, Lord Kelvin e Hermann von Helmholtz, che per primi analizzarono le dinamiche di fluidi di diversa densità che subiscono una perturbazione di tipo ondoso sulla superficie di separazione.

Questo tipo di perturbazione genera instabilità (di Kelvin-Helmholtz): all’interfaccia tra i flussi, in corrispondenza di forti gradienti di densità e velocità, piccole onde diventano instabili trasformandosi nella classica forma a “cavallone”. Ciò da vita ad una forte ridistribuzione delle caratteristiche del fluido grazie al meccanico arrotolarsi delle strutture e ai processi diffusivi dovuti ai gradienti di densità e mescolamento presenti tra gli strati.

Queste ultime righe, che introducono agli aspetti più tecnici del fenomeno, per qualcuno potrebbero ucciderne la poesia. Chi la salverà? Credo che saranno proprio le nuvole a salvarla. La forma inusuale e la presenza effimera fanno di queste nuvole un argomento di grande interesse, e proprio qui sta il loro fascino: mostrando una struttura così inattesa e sorprendente forniscono l’occasione per approfondire aspetti della dinamica dell’atmosfera e dei fluidi.

La letteratura sull’instabilità di KH è molto ampia (anche online) perché il fenomeno si riscontra non solo in atmosfera e oceano, ma anche sugli anelli di Saturno, e sulla corona del sole. Mi sorge spontanea una domanda: che cosa si intende per “instabilità”?

In un articolo del 1981 Drazin & Reid definirono l’(in)stabilità idrodinamica come quella branca che riguarda “quando e come i flussi laminari si rompono, la loro struttura successiva, e l’eventuale transizione a uno stato turbolento”. Questa definizione è valida anche nel caso dell’atmosfera poiché le masse d’aria in movimento rispondono alle leggi dell’idrostatica. Ma c’è di più, quando si parla di atmosfera, l’instabilità è anche la condizione favorevole allo sviluppo di moti convettivi verticali ed è associata anche ai fronti temporaleschi. L’instabilità è quindi, in generale, sinonimo di cambiamento. Quasi mi viene da domandarmi come la spiegherebbe la mia nonnina… ma sarà per un’altra volta!

(N.B. spesso si può trovare anche un altro tipo di nuvola sotto il nome di “nuvola tsunami”, si tratta di un altra nuvola di cui, magari parleremo un’altra volta… le Morning Glory)