La grandine è una forma di precipitazione allo stato solido; più precisamente essa è composta da cristalli di ghiaccio, di dimensioni e forma variabili. Anche se solitamente la grandezza dei chicchi è uguale a quella di una nocciolina, accade spesso che raggiungano dimensioni più ragguardevoli, come di seguito illustrato.
PROCESSO DI FORMAZIONE
Alle medie latitudini le precipitazioni (idrometeore che cadono al suolo) hanno origine dai cristalli di ghiaccio contenuti dentro le nubi, insieme alle goccioline d’acqua. In particolare i cristalli, attraverso i processi di brinamento ed aggregazione, raggiungono in tempi brevi dimensioni tali da cadere al suolo senza evaporare prima dell’impatto con il terreno. Lo stato della precipitazione (solido e/o liquido) dipende dalla temperatura degli strati atmosferici attraversati durante la caduta.
Se la temperatura è ovunque negativa la precipitazione è generalmente allo stato solido (in realtà la precipitazione può arrivare sul terreno sotto forma di neve per temperature al suolo anche di +1,5 °C). Se gli ultimi strati atmosferici attraversati sono al di sopra dello zero termico, la precipitazione che in quota generalmente è allo stato solido, si scioglie ed arriva al suolo allo stato liquido (pioggia)
La grandine invece, date la velocità di caduta e la massa, non viene molto influenzata dalla temperatura degli strati bassi dell’atmosfera; in estate possono infatti verificarsi grandinate. La grandine ha origine dall’accrescimento dei cristalli di ghiaccio che avviene durante il processo di brinamento; in genere essa si forma nel cumulonembo nel quale coesistono cristalli di ghiaccio nella parte alta e goccioline sopraffuse (allo stato liquido anche se a temperature inferiori a 0°C) più abbondanti nella zona inferiore.
Il cristallo viene “bombardato” dalle goccioline sopraffuse durante il suo moto dentro la nube: se tale bombardamento è abbastanza forte si ha liberazione di calore e la temperatura sulla superficie del cristallo raggiunge i 0°C; pertanto una parte dell’acqua rimane allo stato liquido.
Data la presenza nei cumulonembi di forti correnti verticali, sia ascendenti che discendenti, il chicco è sottoposto a un ciclo di sali-scendi e, mentre viene portato a quote elevate, l’acqua sulla superficie del cristallo gela; durante questi cicli il cristallo di ghiaccio accresce il suo volume aggregandosi con altre goccioline.
Quando il peso del chicco di grandine è tale da vincere la forza delle correnti ascensionali, questo precipita al suolo. Le sue caratteristiche dipendono quindi dalla nube che lo ha generato: maggiore è l’intensità delle correnti verticali della nube, maggiori saranno il peso e le dimensioni del chicco.
Ad esempio, quando le correnti ascensionali (in inglese updrafts) raggiungono o superano i 100 km/h i chicchi formatisi avranno diametro anche superiore a 5-6 cm. Durante una grandinata si può osservare che la maggior parte dei chicchi segue le raffiche di vento più violente, colpendo fasce ristrette e irregolarmente distribuite.
I chicchi di grandine non hanno tutti un’identica forma. la classificazione generale li suddivide in:
sferoidi
ellissoidi
pomi
coni
forme irregolari.
Nel processo di formazione, sul chicco di grandine si accumulano strati che non si compenetrano, dando luogo a una struttura “a cipolla”, comprendente strati di ghiaccio opaco e bianco alternati a strati trasparenti. Ciò è indice del ripetuto passaggio del chicco dalla zona più alta, a bassa temperatura (d), a quella più bassa a temperatura maggiore (b). (Vedi figura sotto)
Nella parte fredda il contenuto di vapore acqueo è basso, pertanto le gocce sopraffuse gelano velocemente a contatto con i cristalli di ghiaccio e si forma lo strato opaco, reso tale dal contenuto di particelle d’aria in esso intrappolate. Invece lo strato trasparente ha origine dal velo liquido depositato sul chicco nel parte calda della nube che congela lentamente nella successiva risalita. La forma del chicco è anche un indice della presenza di forti correnti verticali: se questo ha punte o protuberanze significa che le goccioline non hanno avuto il tempo di aderire completamente al cristallo a causa di fortissime correnti ascensionali.
Lo spaccato di un chicco di grandine mostra, come un albero, la storia della sua evoluzione. Si possono facilmente distinguere le varie stratificazioni. Alcuni chicchi hanno mostrato fino a 20/25 stratificazioni di ghiacco l’una sull’altra.
HAILSWATHS – i corridoi di grandine – i corridoi di grandine sono come delle linee immaginarie lasciate da un temporale grandinigeno nel corso del suo spostamento. Queste linee possono essere lunghe alcune centinaia di chilometri e larghe una decina.
HAILSTREAKS – le chiazze di grandine – sono una parte fondamentale dei corridoi. Questi, infatti, sono composti generalmente da aree più o meno larghe che identificano la precipitazione e che corrispondono alle colonne di caduta della grandine presenti nel cumulo-nembo
In genere, seguendo le indicazioni della scala Torro, i chicchi di grandine vengono paragonati ad oggetti ed a frutti conosciuti.
LA SCALA DI TORRO
La scala Torro fu introdotta nel 1986 da Jonhatan Webb di Oxford, Oxfordshire (U.K.) in riferimento alle categorie dei danni causati dalle tempeste di grandine.
I danni potenziali che una tempesta di grandine può causare, sono generalmente proporzionati alla dimensione del chicco ed alla velocità di caduta.
Oltre alla dimensione ed alla velocità di caduta, altre componenti da considerare sono la durezza, la forma e l’orientamento della traiettoria di caduta.
L’intensità di una grandinata può essere più facilmente determinata se questa avviene su aree piene di oggetti che hanno la capacità di mantenere evidenti i danni o quando si verifica su un’area costruita. L’intensità di una grandinata è determinata in riferimento al danno maggiore che ha causato.
Quando una grandinata si verifica in aperta campagna, dove i danni non possono essere misurati, l’intensità del fenomeno viene messa in relazione alla grandezza del chicco di grandine e non più al danno che potenzialmente avrebbe causato.
Quando i danni non sono evidenti, viene comunque assegnata la categoria più bassa. Lo stesso criterio viene utilizzato nei casi in cui i danni non possono essere quantificati. Esempio una grandinata con chicchi come uva può potenzialmente causare danni nei range H6-H8 (vedi sotto).
Se i danni non possono essere quantificati, la grandinata viene declassata al primo limite inferiore, cioè H5.
In conclusione, è possibile dire che c’è una stretta relazione tra dimensioni del chicco e danno causato. Sono state costruite delle categorie in cui sono stati inserite una molteplicità di danni per meglio classificare gli eventi. Infatti è possibile che chicchi di grandine particolarmente grandi causino danni minori perché inseriti in seno a forti correnti contrarie rispetto ad altri più piccoli inseriti all’interno dei tornado.
SCALA DI TORRO
La tabella che segue è inversa. Parte dal size-code (ultima colonna della precedente tabella) per arrivare all’intensità. È inserito il diametro ed il paragone dei chicchi con oggetti conosciuti.
PREVENZIONE DANNI
Esistono vari sistemi, usati prevalentemente in agricoltura, per ovviare ai danni da grandine, riducendone al minimo l’incidenza sulle colture. Per aree limitate (a causa dei costi di installazione) vengono usate reti antigrandine, in particolare per proteggere allevamenti e coltivazioni pregiate quali tendoni e spalliere per la viticoltura da esportazione e per la produzione di vini pregiati. Per aree vaste si usa invece un principio fisico, applicato spandendo tra le nubi dello ioduro d’argento.
I chicchi di grandine si formano a partire da nuclei solidi molto piccoli; se si aumenta il numero di questi nuclei, si riduce in proporzione la dimensione media dei chicchi. Per ottenere tale effetto si usano tecniche diverse, come sparare dei razzi che esplodendo in quota liberano queste polveri, oppure spandendo le stesse con aerei appositamente attrezzati (tecnica cloud seeding). Un ulteriore sistema, la cui efficacia è ancora di opinione controversa, è l’uso del cannone antigrandine.
Altro metodo, indiretto, per limitare i danni economici da grandine è l’assicurazione(preventiva) dei raccolti: ad inizio stagione si assicura il prodotto per il valore che si ritiene di poter produrre sugli appezzamenti e, in caso di evento grandinigeno, vengono mandati periti che stimano il danno riportato dall’assicurato.
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