Nube frontale

Le nubi frontali sono nuvole che si formano a seguito dei moti ascensionali delle masse d’aria che avvengono nell’ambito dei sistemi depressionari e perturbati - e relativi fronti - presenti a tutte le latitudini^[1]. Si formano tipicamente mediante il sollevamento forzato di aria umida operato da una massa d'aria in avanzamento. In altre parole, le nubi frontali sono quelle che nascono dal confronto tra masse d'aria di diversa temperatura. L'aria calda viene in ogni caso costretta a salire sopra a quella più fredda. Se il tasso d'umidità relativa è sufficiente si vengono a creare nubi frontali. Ne derivano nubi stratiformi con i fronti caldi, nubi cumuliformi con i fronti freddi^[2]. Si trovano in presenza di un ciclone extratropicale, in quanto questo, per definizione, presenta un sistema di fronti più o meno complesso. Non si possono distinguere invece in un ciclone tropicale, in quanto non è causato dall'interazione di due masse d'aria. Da satellite si distinguono per la loro forma allungata a seguire tutta la linea del fronte, con una curvatura ciclonica (antioraria nell'emisfero settentrionale e oraria nell'emisfero australe). Differiscono dalle nubi convettive per l'estensione e per la dinamica di formazione, da sollevamento frontale nelle prime, dal meccanismo della convezione nelle seconde. Non sono, in aggiunta, nubi orografiche, né nubi da avvezione. Sono sistemi tipicamente a mesoscala alfa (200-2000 km di estensione spaziale e 1-7 giorni di estensione temporale)^[3].

Se il limite di una massa d'aria più calda avanza costantemente, il fronte può essere classificato come caldo, tuttavia il meccanismo di movimento per il fronte caldo può differire da quello di un fronte freddo. Infatti, il movimento di quest'ultimo dipende più dalla turbolenza nei bassi strati (turbulent mixing). In atmosfera, nell'interazione di una massa d'aria calda che si muove versono una zona occupata da aria più fredda, essendo l'aria calda più leggera di quella fredda, si ha una sovrapposizione della prima sulla seconda attraverso un lento processo di scorrimento ascendente compiuto dalla massa d'aria calda sopra l'aria fredda. L'interazione tra le due masse d'aria rimane limitata alla superficie di contatto, col risultato che l'aria calda è forzata a salire gradualmente, procedendo verso pressioni atmosferiche via via più basse, andando incontro a una lenta espansione e raffreddamento, che porterà il vapore acqueo in essa contenuto a condensare formando nubi a sviluppo orizzontale, cioè stratiformi, che, inspessendosi, daranno luogo a precipitazioni diffuse e continue, di intensità generalmente debole o moderata. Un fronte caldo è tipicamente annunciato da una nuvolosità alta e sottile (cirrocumuli e cirrostrati), testimonianza diretta dell'avvio del processo di scorrimento^[4],e seguito da stratus nebulosus opacus, nel settore caldo prima dell'approssimarsi del fronte freddo.

Analisi nefologica del fronte caldo

Il sollevamento sul piano inclinato costituito dalla superficie di separazione tra la massa di aria fredda preesistente e quella più calda in arrivo, stante la modesta inclinazione orizzontale del fronte, avviene lentamente, con una componente prevalente dei moti atmosferici di tipo sub-orizzontale. Le nubi che si formano sono quindi di tipo stratiforme (nubi da fronte caldo)^[1].L'aria calda in avanzamento è forzata a salire, scorrendo sopra l'aria più fredda, fino a che, espandendosi e dunque raffreddandosi all'aumentare della quota, la sua temperatura non raggiungerà il punto di rugiada. Salendo di quota, gli strati o stratocumuli generati dall'ascensione forzata dell'aria si ispessiscono diventando nembostrati. A questo punto la precipitazione può essere moderata-forte e può durare diverse ore. Una volta esaurito il suo carico di umidità, l'aria continua a salire formando sottili altostrati e infine cirri, cirrostrati o cirrocumuli, che possono comparire anche 24 ore prima dell'evento essendo l'estensione di un fronte caldo anche superiore ai 1000 km^[5]. La precipitazione associata a un fronte caldo è tipicamente moderata e continua, raramente sotto forma di temporale. Quest'ultimo caso si verifica infatti qualora la massa d'aria subtropicale in entrata si instabilizzi, cioè nel caso in cui vi sia una forte avvezione di aria calda anche al suolo oppure una forte divergenza di aria in quota, rendendo il fronte stesso più ripido. Immediatamente prima del sopraggiungere del fronte caldo, nel cuscinetto di aria fredda compresso verso il basso può formarsi della nebbia, dovuta all'evaporazione in aria fredda delle precipitazioni sovrastanti^[6], che può essere congelante a seconda delle temperature. Altro fenomeno tipico di un fronte caldo è il gelicidio, detto anche pioggia congelantesi, dovuto al fatto che la pioggia in caduta, attraversando uno strato di aria più fredda, sottozero, rimane allo stato sopraffuso, finché non congela toccando il suolo. Dopo il passaggio del fronte caldo, la differenza di temperatura tra l'aria al suolo e quella in quota si riduce, limitando i moti ascensionali e di conseguenza lo sviluppo di rovesci ^[7][8].

In meteorologia, si distinguono due tipi di fronte freddo: il katafront e l'anafront. Si differenziano principalmente per il tipo di circolazione che li interessa: il katafront possiede venti catabatici (discendenti) prevalenti, mentre l'anafront possiede venti anabatici (ascendenti) prevalenti. Questa differenza si rispecchia anche nella nefologia del fronte stesso: in un katafronte, si sviluppa un'intensa linea temporalesca di cumulonembi. I fenomeni precipitativi possono risultare molto intensi ed essere accompagnati da grandine, ma hanno una breve durata perché spesso la linea temporalesca è piuttosto sottile e subito dopo il passaggio del fronte il tempo torna stabile e asciutto^[9].

L'anafronte, invece, presenta una linea di temporali più estesa e compatta, ed a evoluzione più lenta rispetto al katafronte ^[10].

Analisi nefologica del fronte freddo

Katafronte

Il katafronte^[11] si presenta come una linea temporalesca veloce, spesso intensa ma di breve durata perché le forti correnti fredde e secche tendono a sorpassare la linea frontale al suolo, cadendole davanti e quindi riscaldandosi, facendo così evaporare il suo contenuto di acqua dissolvendo le nuvole. Quindi si formerà solo una linea di cumulonembi veloci, anche intensi ma subito dissolti dalla corrente secca associata al fronte. Dopo il passaggio del katafronte il tempo ritorna rapidamente asciutto per la spinta discendente del forte vento secco, ma i temporali verificatisi in precedenza possono lasciare una coltre di cirri e cirrocumuli ad alta quota ^[10].

Anafronte

Nel caso in cui la massa d'aria fredda delimitata da un fronte sia polare marittima, cioè molto umida e perciò con un gradiente di densità minore rispetto all'aria calda davanti al fronte stesso, si è in presenza di un anafronte^[12] freddo. In questo caso, contrariamente al katafront, la propagazione del fronte è più veloce del flusso lungo il quale esso si muove, causando un rientro dietro il fronte stesso della Warm Conveyor Belt, il flusso di correnti calda e umide legato all'approssimarsi del fronte freddo, formando così una banda di temporali estesi e compatti, seguiti da altre precipitazioni per via della imperfetta stabilizzazione dell'aria fredda sì, ma anche umida.^[13]. Perciò la nuvolosità collegata all'anafronte freddo sarà sì fatta in gran parte di cumulonembo, ma, col passare del tempo e del fronte, si succederanno nembostrati e stratocumuli, con un indebolimento delle precipitazioni. Successivamente al passaggio dell'anafronte si possono sviluppare nubi cumuliformi che possono dar vita a brevi rovesci, data la non completa stabilizzazione dell'aria umida in entrata ^[5].

Quando il fronte freddo, avanzando più velocemente di quello caldo, lo raggiunge, le caratteristiche legate alle due tipologie si uniscono, con il principale effetto della scomparsa delle schiarite da settore caldo; inoltre non si ha più la presenza dell'aria calda al suolo ma solo in quota; la perturbazione va così incontro ad un graduale colmamento. Esistono due tipi principali di fronti occlusi ^[5], a seconda della temperatura relativa delle masse d'aria coinvolte: l'occlusione di tipo freddo si verifica quando l'aria fredda dietro il fronte è più fredda dell'aria più fredda davanti; questo fenomeno è più comune nelle zone interne dei continenti. L'occlusione di tipo caldo si verifica quando l'aria più fredda che precede il fronte caldo originale è più fredda dell'aria fredda che si trova dietro il fronte freddo originale. Le occlusioni di tipo caldo sono più tipiche dei climi marittimi.^[14]

Analisi nefologica del fronte occluso

Il fronte occluso presenta sia caratteristiche da fronte caldo che da fronte freddo ^[15]: inizialmente si avrà l'approssimarsi di alte nubi stratificate (cirri, cirrostrati, altostrati), succedute dalle prime nubi precipitative (altocumuli, stratocumuli e nembostrati). Con l'avanzare del fronte passa in quota l'aria calda subtropicale, che può portare dei cumulonembi temporaleschi nascosti tra le nubi stratificate, che data la notevole instabilità, possono risultare anche intensi. Dopo il passaggio di ciò che rimane della linea temporalesca legata a quello che era il fronte freddo, si ha spesso un tempo più asciutto, ma se la massa d'aria fredda è polare marittima, cioè umida, si possono formare dei cumuli dietro al fronte che occasionalmente possono portare brevi rovesci.^[16]

• C. Cassardo, G. Formentini, A. Gobbi, A. Griffa, P. Randi e D. Rosa, Temporali e tornado, Alpha Test, 2020, ISBN 978-88-483-2300-0.
• Andrea Corigliano, Meteorologia Volume 1, Cremona, Ronca Editore, 2015, ISBN 978-88-7546-099-0.

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