Come funzionano gli uragani

L'uragano Hellene, visto qui in una foto scattata a bordo di una missione dello space shuttle del 2006, imperversa nell'atmosfera terrestre. Guarda altre foto della tempesta. NASA / Science Faction / Getty Images

Gli uragani sono potenti tempeste e affascinano l'immaginazione umana. L'uragano Harvey ha colpito il Texas nell'agosto 2017, inondando una delle più grandi aree metropolitane degli Stati Uniti. Meno di due settimane dopo, il pensiero si è rivolto all'uragano Irma, tra i più forti uragani atlantici mai misurati. E mentre l'uragano Sandy si è fatto strada verso la costa orientale degli Stati Uniti nell'ottobre 2012, i meteorologi hanno definito la tempesta senza precedenti in termini di potenziale di danni e vittime, a causa del suo percorso lungo la costa urbana densamente popolata. Pochi eventi sulla Terra possono competere con il puro potere di a uragano. Conosciuto anche come cicloni tropicali e tifoni, queste violente tempeste possono trasformare i mari in una violenta topografia di picchi e valli di 50 piedi (15 metri), ridefinire le coste e ridurre intere città in rovina acquosa. Alcuni ricercatori teorizzano addirittura che i dinosauri siano stati spazzati via dalla preistoria ipercani, una specie di super-uragano risvegliato dal calore di un asteroide [fonte: National Geographic].

Ogni anno, il mondo sperimenta stagione degli uragani. Durante questo periodo, centinaia di sistemi di tempeste escono a spirale dalle regioni tropicali che circondano l'equa-tor, e tra il 40 e il 50 di queste tempeste si intensificano a livelli di uragano. Nell'emisfero settentrionale, la stagione va dal 1 giugno al 30 novembre, mentre l'emisfero meridionale generalmente sperimenta l'attività degli uragani da gennaio a marzo. Quindi il 75 percento dell'anno, è sicuro di dire che qualcuno da qualche parte è probabilmente preoccupato per un imminente uragano.

Un uragano accumula energia mentre attraversa l'oceano, aspirando aria calda e umida dalla superficie e diffondendo aria più fresca in alto. Pensa a questo come alla tempesta che respira dentro e fuori. L'uragano si intensifica fino a quando questo "respiro" non viene interrotto, come quando la tempesta si abbatte. A questo punto, la tempesta perde rapidamente il suo slancio e la sua potenza, ma non senza scatenare velocità del vento fino a 300 km / h sulle zone costiere.

-In questo articolo, esploreremo il ciclo di vita e l'anatomia di un uragano, nonché i metodi che utilizziamo per classificare e monitorare questi sistemi di tempesta definitivi mentre sfrecciano in tutto il mondo.

Contenuti

1. Definizione di un uragano
2. Come si forma un uragano
3. Ciclo di vita di un uragano
4. Categorie di uragani
5. Danni da uragano
6. Monitoraggio di un uragano
7. Nomi degli uragani
8. Storia degli uragani

I barometri sono un modo per misurare la pressione atmosferica. Peter Dazeley / Getty Images

Per capire come funziona un uragano, devi comprendere i principi di base di pressione atmosferica. I gas che compongono l'atmosfera terrestre sono soggetti alla gravità del pianeta. In effetti, l'atmosfera pesa complessivamente 5,5 quadrilioni di tonnellate (4,99 quadrilioni di tonnellate). Le molecole di gas sul fondo, o quelle più vicine alla superficie terrestre dove viviamo tutti, sono compresse dal peso dell'aria sopra di loro.

L'aria più vicina a noi è anche la più calda, poiché l'atmosfera è riscaldata principalmente dalla terra e dal mare, non dal sole. Per capire questo principio, pensa a una persona che frigge un uovo sul marciapiede in una giornata calda e soleggiata. Il calore assorbito dal pavimento frigge effettivamente l'uovo, non il calore che scende dal sole. Quando l'aria si riscalda, le sue molecole si allontanano, rendendola meno densa. Quest'aria sale quindi ad altitudini più elevate dove le molecole d'aria sono meno compresse dalla gravità. Quando l'aria calda a bassa pressione sale, l'aria fresca e ad alta pressione coglie l'opportunità di muoversi al di sotto di essa. Questo movimento è chiamato a forza del gradiente di pressione.

Queste sono alcune delle forze fondamentali al lavoro quando si forma un centro a bassa pressione nell'atmosfera, un centro che può trasformarsi in quello che le persone nelle regioni del Nord Atlantico, del Nord Pacifico e dei Caraibi chiamano un uragano. Cos'altro sta succedendo? Ebbene, come sappiamo, l'aria calda e umida dalla superficie dell'oceano inizia a salire rapidamente. Man mano che si alza, l'acqua vap o si condensa per formare nuvole temporalesche e goccioline di pioggia. La condensa rilascia calore chiamato calore latente di condensazione. Questo calore latente riscalda l'aria fresca, facendola salire. Questa aria che sale è sostituita da aria più calda e umida proveniente dall'oceano sottostante. E il ciclo continua, attirando aria più calda e umida nella tempesta in via di sviluppo e spostando il calore dalla superficie all'atmosfera. Questo scambio di calore crea un modello di win-d che circola attorno a un centro, come l'acqua che scende da uno scarico.

Ma che dire di quei venti feroci caratteristici? Venti convergenti in superficie si scontrano e spingono verso l'alto aria calda e umida. Questa aria che sale rafforza l'aria che sta già salendo dalla superficie, quindi la circolazione e la velocità del vento aumentano. Nel frattempo, forti venti che soffiano alla stessa velocità ad altitudini più elevate (fino a 30.000 piedi o 9.000 metri) aiutano a rimuovere l'aria calda che sale dal centro della tempesta, mantenendo un movimento continuo di aria calda dalla superficie e mantenendo la tempesta organizzata. Se i venti di alta quota non soffiano alla stessa velocità a tutti i livelli, se cesoie a vento sono presenti - la tempesta diventa disorganizzata e si indebolisce.

-Ancora più in alto nell'atmosfera (oltre 30.000 piedi o 9.000 metri) l'aria ad alta pressione sopra il centro della tempesta rimuove anche il calore dall'aria che sale, guidando ulteriormente il ciclo dell'aria e la crescita dell'uragano. Quando l'aria ad alta pressione viene aspirata nel centro di bassa pressione della tempesta, la velocità del vento aumenta. Allora devi affrontare un uragano.

Non si sente mai parlare di uragani che colpiscono l'Alaska. Questo perché gli uragani si sviluppano nelle regioni tropicali calde dove l'acqua è di almeno 80 gradi Fahrenheit (27 gradi Celsius). Le tempeste richiedono anche aria umida e venti equatoriali convergenti. La maggior parte degli uragani dell'Atlantico inizia al largo della costa occidentale dell'Africa, iniziando come temporali che si spostano sulle calde acque oceaniche tropicali.-

Il centro di calma relativa di un uragano è chiamato occhio. L'area che circonda l'occhio è chiamata muro degli occhi, dove si verificano i venti più violenti della tempesta. Sono chiamate le bande dei temporali che circolano verso l'esterno dall'occhio bande di pioggia. Queste tempeste svolgono un ruolo chiave nel ciclo di evaporazione / condensazione che alimenta l'uragano.

La rotazione di un uragano è un prodotto di Forza di Coriolis, un fenomeno naturale che fa sì che i fluidi e gli oggetti in movimento libero virino a destra della loro destinazione nell'emisfero settentrionale ea sinistra nell'emisfero meridionale. Immagina di pilotare un piccolo aereo direttamente a sud. Mentre ti muovi verso sud, il pianeta ruota. Se hai tracciato un volo dal Polo Nord all'equatore su una mappa, il percorso sembrerà curvare a destra.

Quindi, nell'emisfero settentrionale, i venti deviano a destra. Nell'emisfero australe, deviano a sinistra. Questa deviazione del vento fa girare le tempeste. Di conseguenza, gli uragani nell'emisfero settentrionale ruotano in senso antiorario e in senso orario nell'emisfero meridionale. La forza influisce anche sul percorso effettivo dell'uragano, piegandoli a destra (in senso orario) nell'emisfero settentrionale ea sinistra (in senso antiorario) se sei a sud dell'equatore. Se non ricordi, spostati entro cinque gradi dall'equatore; la forza di Coriolis è troppo debole lì per aiutare a formare gli uragani.

Gli uragani spesso iniziano la loro vita come ammassi di nuvole e temporali chiamati disturbi tropicali. Queste aree di bassa pressione presentano gradienti di pressione deboli e rotazione ridotta o nulla. La maggior parte di questi disturbi si estingue, ma alcuni persistono lungo il percorso verso lo stato di uragano. In questi casi, i temporali nel rilascio di disturbo Calore latente, che riscalda le aree nel disturbo. Ciò fa sì che la densità dell'aria all'interno del disturbo si abbassi, facendo cadere la pressione superficiale. La velocità del vento aumenta quando l'aria più fresca scorre sotto l'aria calda che sale. Poiché questo vento è soggetto alla forza di Coriolis, il disturbo inizia a ruotare. I venti in arrivo portano più umidità, che si condensa per formare più attività nuvolosa e rilascia calore latente nel processo.

-Nella pagina successiva esploreremo la breve e violenta vita di un uragano.

Questa foto è un composito di tre giorni di vista (23, 24 e 25 agosto 1992) dell'uragano Andrew mentre si muoveva lentamente attraverso il sud della Florida da est a ovest. Foto per gentile concessione della NASA

Data la distruzione scatenata dalla tempesta, è facile pensare a un uragano come a una specie di mostro. Potrebbe non essere un organismo vivente, ma richiede sostentamento sotto forma di aria calda e umida. E se una perturbazione tropicale continua a trovare abbastanza di questo "cibo" e ad incontrare condizioni ottimali di vento e pressione, continuerà a crescere..

Possono volerci da ore a giorni prima che un disturbo tropicale si trasformi in un uragano. Ma se il ciclo dell'attività ciclonica continua e la velocità del vento aumenta, il disturbo tropicale avanza attraverso tre fasi:

1. Depressione tropicale: velocità del vento inferiori a 38 mph
2. Tempesta tropicale: velocità del vento da 39 a 73 mph
3. uragano: velocità del vento superiori a 74 mph

Tra 80 e 100 tempeste tropicali si sviluppano ogni anno in tutto il mondo. Molti di loro muoiono prima che possano diventare troppo forti, ma circa la metà di loro alla fine raggiunge lo status di uragano.

Gli uragani variano ampiamente nelle dimensioni fisiche. Alcune tempeste sono compatte, con solo poche bande di vento e pioggia che si trascinano dietro di loro. Altre tempeste sono più sciolte: le bande di vento e pioggia si estendono per centinaia o migliaia di miglia. L'uragano Floyd, che ha colpito gli Stati Uniti orientali nel settembre 1999, è stato avvertito dalle isole dei Caraibi al New England.

Una volta che un uragano si è formato e si è intensificato, l'unico percorso rimanente per il colosso atmosferico è la dissipazione. Alla fine, la tempesta incontrerà condizioni che le negano l'aria calda e umida di cui ha bisogno. Quando un uragano si sposta su acque più fredde a una latitudine più alta, la pressione del gradiente diminuisce, i venti rallentano e l'intera tempesta viene domata, da un ciclone tropicale a un più debole ciclone extratropicale che si esaurisce in pochi giorni.

Quell'importante fornitura di aria calda e umida svanisce anche quando l'uragano si abbatte. La condensa e il rilascio di calore latente diminuiscono e l'attrito di un paesaggio irregolare diminuisce la velocità del vento. Questo fa sì che i venti si muovano più direttamente nell'occhio del ciclone, eliminando la grande differenza di pressione che alimenta la straordinaria potenza della tempesta.

Un uragano di categoria 5 dovrebbe farti correre per un terreno sicuro in fretta.

Gli uragani possono scatenare danni incredibili quando colpiscono. Con un preavviso sufficiente, però, le città e le zone costiere possono dare ai residenti il ​​tempo di cui hanno bisogno per fortificare l'area e persino evacuare. Per classificare meglio ogni uragano e preparare le persone colpite all'intensità della tempesta, i meteorologi si affidano a sistemi di valutazione.

Gli australiani hanno il loro metodo per valutare le tempeste.

I meteorologi australiani usano una scala leggermente diversa per classificare gli uragani. Mentre il Scala australiana di intensità del ciclone classifica anche le tempeste in base alla velocità del vento e ai danni su una scala da 1 a 5, copre sia gli uragani che le tempeste tropicali.

-Nella pagina successiva, vedremo i tremendi danni che gli uragani possono infliggere quando entrano in collisione con le zone costiere.

La gente cammina in una strada allagata nella città più grande del Myanmar, Yangon, il 3 maggio 2008, dopo un uragano (anche se lì è chiamato ciclone). AFP / Getty Images

Nel corso dei millenni, gli uragani hanno consolidato la loro reputazione di distruttori. Molte persone addirittura li considerano l'incarnazione del potere della natura o atti di ira divina. La stessa parola "uragano" in realtà deriva da "Hurakan", un dio Maya distruttivo. Non importa come scegli di riassumere o personificare questi potenti atti della natura, il danno che infliggono deriva da diversi aspetti della tempesta.

Gli uragani provocano massicci acquazzoni di pioggia. Una tempesta particolarmente grande può scaricare decine di pollici di pioggia in un giorno o due, in gran parte nell'entroterra. Quella quantità di pioggia può creare inondazioni, potenzialmente devastanti vaste aree nel percorso del feroce centro dell'uragano.

Inoltre, venti forti e sostenuti all'interno della tempesta può causare danni strutturali diffusi alle strutture artificiali e naturali. Questi venti possono rotolare sui veicoli, far crollare i muri e soffiare sugli alberi. I venti dominanti di un uragano spingono un muro d'acqua, chiamato a mareggiata, davanti ad esso. Se l'ondata di tempesta coincide con l'alta marea, provoca l'erosione della spiaggia e significative inondazioni interne.

Tornado: uno degli effetti bonus degli uragani. Paul e Lindamarie Ambrose / Getty Images

L'uragano stesso è spesso solo l'inizio. I venti della tempesta spesso generano tornado, che sono tempeste cicloniche più piccole e più intense che causano danni aggiuntivi. Puoi leggere di più su di loro in Come funzionano i tornado.

L'entità del danno dell'uragano non dipende solo dalla forza della tempesta, ma anche dal modo in cui entra in contatto con la terra. In molti casi, la tempesta sfiora semplicemente la costa, risparmiando alle coste tutta la sua potenza. Il danno dell'uragano dipende anche molto dal fatto che il lato sinistro o destro di un uragano colpisca una determinata area. Il lato destro di un uragano è più potente perché la velocità del vento e la velocità di movimento dell'uragano si completano a vicenda. Sul lato sinistro, la velocità di movimento dell'uragano si sottrae alla velocità del vento.

-Questa combinazione di venti, pioggia e inondazioni può livellare una città costiera e causare danni significativi alle città lontane dalla costa. Nel 1996, l'uragano Fran ha spazzato 150 miglia (241 km) nell'entroterra per colpire Raleigh, NC Decine di migliaia di case sono state danneggiate o distrutte, milioni di alberi sono caduti, la corrente è stata interrotta per settimane in alcune aree e il danno totale è stato misurato in miliardi di dollari.

Un cacciatore di uragani WC-130J in mostra presso la base aerea del Guatemala a Città del Guatemala nel marzo 2008. AFP / Getty Images

Per monitorare e tracciare lo sviluppo e il movimento di un uragano, i meteorologi si affidano al telerilevamento da parte dei satelliti, nonché ai dati raccolti da aeromobili appositamente attrezzati. Per terra, Centri meteorologici specializzati regionali, una rete di centri globali designati dall'Organizzazione meteorologica mondiale, hanno il compito di monitorare e informare il pubblico sulle condizioni meteorologiche estreme.

I satelliti meteorologici utilizzano sensori diversi per raccogliere diversi tipi di informazioni sugli uragani. Tracciano le nuvole visibili e i modelli di circolazione dell'aria, mentre il radar misura la pioggia, la velocità del vento e le precipitazioni. I sensori a infrarossi rilevano anche differenze di temperatura vitali durante la tempesta, così come l'altezza delle nuvole.

Il Hurricane Hunters sono membri del 53rd Weather Reconnaissance Squadron / 403rd Wing, con base presso la Keesler Air Force Base di Biloxi, Miss. Dal 1965, il team Hurricane Hunters ha utilizzato il C-130 Hercules, un aereo turboelica molto robusto per volare contro tempeste tropicali e uragani . L'unica differenza tra questo aereo e la versione cargo è l'attrezzatura meteorologica specializzata e altamente sensibile installata sul WC-130. Il team può coprire fino a cinque missioni tempesta al giorno, ovunque dal medio Atlantico alle Hawaii.

Gli Hurricane Hunters raccolgono informazioni su velocità del vento, precipitazioni e pressioni barometriche all'interno della tempesta. Quindi trasmettono queste informazioni al National Hurricane Center di Miami, in Florida. Se sei curioso di questi temerari piloti, leggi Perché qualcuno dovrebbe far volare un aereo in un uragano?

I meteorologi prendono tutti i dati sulla tempesta che ricevono e li usano per creare modelli di previsione del computer, chiamati modelli di spaghetti. Sulla base di una grande quantità di dati statistici attuali e passati, queste tempeste virtuali consentono agli scienziati di prevedere il percorso di un uragano e le variazioni di intensità ben prima dell'approdo. Con questi dati, i governi e le agenzie di stampa possono idealmente mettere in guardia i residenti delle zone costiere e ridurre notevolmente la perdita di vite umane durante un uragano.

-Le previsioni a lungo termine ora consentono ai meteorologi di prevedere quanti uragani si verificheranno nella prossima stagione e di studiare tendenze e modelli nel clima globale.

Dare un nome a un uragano non è poi così difficile, ma nominare i morti all'indomani di un uragano ovviamente lo è. Nella foto c'è una delle 1.464 bandiere bianche che portano i nomi di persone che sono morte in Louisiana a causa dell'uragano Katrina. Getty Images

Mentre personificare una forza massiccia e distruttiva rende certamente un titolo più eccitante, la pratica di nominare gli uragani ha avuto origine dai meteorologi, non dai media. Spesso è attiva più di una tempesta tropicale contemporaneamente, quindi quale modo migliore per distinguerle se non nominarle?

Per diverse centinaia di anni, i residenti delle Indie occidentali hanno spesso chiamato uragani dopo il giorno del santo cattolico in cui la tempesta si è abbattuta. Se una tempesta arrivava nell'anniversario di una tempesta precedente, veniva assegnato un numero. Ad esempio, l'uragano San Felipe ha colpito Porto Rico il 13 settembre 1876. Un'altra tempesta ha colpito Porto Rico lo stesso giorno nel 1928, quindi questa tempesta è stata chiamata uragano San Felipe il secondo.

Durante la seconda guerra mondiale, i funzionari meteorologici hanno dato agli uragani solo nomi maschili. Questi nomi seguivano da vicino i nomi in codice radio per le lettere dell'alfabeto. Questo sistema, come il sistema dei santi dell'India occidentale, attingeva da un pool limitato di nomi. All'inizio degli anni '50, i servizi meteorologici iniziarono a nominare le tempeste in ordine alfabetico e con nomi solo femminili. Alla fine degli anni '70, questa pratica fu sostituita dal sistema delle pari opportunità di alternare nomi maschili e femminili. L'Organizzazione meteorologica mondiale (OMM) continua questa pratica fino ad oggi.

Al primo uragano della stagione viene assegnato un nome che inizia con la lettera A, il secondo con la lettera B e così via. Poiché le tempeste colpiscono diverse parti del globo, gli elenchi di denominazione attingono a culture e nazionalità diverse.

Agli uragani nell'Oceano Pacifico vengono assegnati nomi diversi rispetto alle tempeste atlantiche. Ad esempio, il primo uragano della stagione degli uragani 2001 è stata una tempesta nell'Oceano Pacifico vicino ad Acapulco, in Messico, di nome Adolf. La prima tempesta atlantica della stagione 2001 si chiamava Allison. Un elenco predeterminato di nomi per potenziali tempeste future è disponibile presso il National Hurricane Center.

Se un uragano infligge danni significativi, un paese colpito dalla tempesta può richiedere che il nome dell'uragano venga "ritirato" dall'OMM. Un nome in pensione non può essere ristampato in una tempesta tropicale per almeno 10 anni. Ciò aiuta a evitare confusione pubblica e a semplificare la tenuta dei registri sia storici che legali.

Uragani come Ivan, qui raffigurato nel settembre 2004 sulla costa del Golfo, erano qui molto prima di noi. Foto per gentile concessione di NOAA

La nostra moderna comprensione degli uragani dipende in gran parte dal valore di un solo secolo di studi scientifici e di registrazioni, ma le tempeste hanno dettato il corso della storia umana per millenni. Dopotutto, fanno parte di un sistema atmosferico che precede la razza umana di miliardi di anni.

Mentre gli scienziati sono in gran parte lasciati a speculare sulla forza delle tempeste dell'era mesozoica, i geologi hanno scoperto prove di uragani dell'età del ferro negli strati di sedimenti del suolo. Quando le mareggiate si riversano sulla terra e nei laghi, lasciano dietro di sé ventagli di sabbia. Gli scienziati possono datare al carbonio i materiali organici sopra e sotto la sabbia per determinare una data approssimativa della tempesta.

Un team della Louisiana State University ha studiato migliaia di anni di prove sul fondo del lago e ha scoperto che, negli ultimi 3.400 anni, una dozzina di uragani di categoria 4 o superiore hanno colpito l'area, ma la maggior parte di essi si è verificata 1.000 anni o più fa [fonte: Giovane]. Risultati come questi consentono agli scienziati di studiare meglio i modelli meteorologici a lungo termine e possibilmente di dare un senso migliore alle tendenze climatiche attuali.

Per quanto riguarda i documenti umani, gli antichi Maya del Sud America hanno fatto alcune delle prime menzioni di uragani nei loro geroglifici. I secoli che seguono sono disseminati di resoconti di uragani che influenzano gli esiti di guerre, sforzi di colonizzazione e un numero incalcolabile di vite personali.

Solo per citarne alcuni, l'attività degli uragani ha contrastato le seguenti avventure marittime attraverso la distruzione e la dispersione delle flotte oceaniche:

• L'invasione mongola del 1274 del Giappone
• Un tentativo del 1559 degli spagnoli di riconquistare la Florida
• La difesa francese di un forte della Florida, successivamente persa dagli spagnoli nel 1565
• L'attacco dell'Armada spagnola all'Inghilterra nel 1588
• Un attacco olandese del 1640 a Cuba
• Dominio britannico sui francesi e americani nelle isole dei Caraibi nel 1780

Oggi, la meteorologia moderna impedisce alla maggior parte degli uragani di arrivare senza preavviso, riducendo notevolmente i massicci tassi di mortalità degli uragani dei secoli precedenti. Ma anche con un preavviso, i governi e gli abitanti delle zone costiere devono ancora prepararsi adeguatamente per le tempeste in arrivo.

Nel frattempo, alcuni esperti guardano al futuro con preoccupazione. Alcuni indicano periodi di intensa attività degli uragani nel passato della Terra e temono che tali tendenze possano tornare. Altri sostengono che il riscaldamento globale causato dalla maggiore produzione di gas serra porterà a zone di uragani più ampie e tempeste più potenti. Dopotutto, gli uragani prosperano su acque calde e umide e una Terra più calda potrebbe fornire più sostentamento per le tempeste tropicali.

Esplora i link nella pagina successiva per saperne di più sugli uragani e sul clima terrestre, inclusa una storia su quei pazzi piloti che fanno volare i loro aerei contro gli uragani.

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Altri ottimi link

• USA Today: informazioni meteorologiche attuali e mappe di monitoraggio
• Croce Rossa americana: sicurezza contro gli uragani
• National Hurricane Center
• FEMA: Hurricane System
• I cacciatori di uragani

fonti

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