Analisi meccanica, termo e fluidodinamica

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1 Analisi meccanica, termo e fluidodinamica del Tornado di Scicli (RG) [IT ] 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 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 ( abitanti) per km 2. 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 IT , 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

2 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 N; Long 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

3 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 P ±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) 21±1 C Densità media dell aria ρ(z) 1.33±0.1 kg/m 3 Umidità media relativa RH(%) 64 ±1 % Tensione di vapore saturo 24.87±0.01 kpa Tensione di vapore ±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) 875±12 m s.l.m. livello di convezione libera (L.F.C.) 612±8 m s.l.m. rapporto di mescolamento saturo: 16±1 g/kg Nube a Parete - (Wall Cloud) Variabili geometriche e cinematiche della nube a parete spessore della nube (h) 263±26 m diametro massimo (stimato da fotogramma) della nube a parete (Ф) 1529±254 m 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): 64±11 m/s 3

4 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 Φ 1 ): 76±3 m, Vortice 2 (quello di centro nella Fig.16 Φ 2 ): 73±3 m; Vortice 3 (l ultimo sulla destra nella Fig.16 Φ 3 ): 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. ( ±1 N e ±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

5 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 5

6 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 ±1 N ±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

7 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 ±1 N ±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(%). 7

8 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 ± ±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. 8

9 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 ±1 ; ±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. 9

10 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.: ±1 N e ±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 ±1 N 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 10

11 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 11

12 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

13 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. 13

14 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

15 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 15

16 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. 16

17 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 2052±52 m Area di contatto al suolo ±566 m 2 Parametri meccanici, termodinamici e fluidodinamici, calcolati dalla video-ripresa: Stress di taglio al suolo 67±7 N/m 2 Pressione dinamica ambientale 2398±243 Kgm/s 2 Variazione pressione interna al Tornado rispetto a Po 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 242±24 Pa Stima tasso d energia trasferito dal Tornado al suolo 3,46*10 3 MW Tasso di conversione in energia sismica 33926±19 W Frequenza fondamentale di risonanza (f 0 )* 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 (P cin ): ~ 92 MW (4 MW/h) Probabilità che nella zona suddetta si verifichi una tromba d aria (rif. anno 2005): 0,140 % 17

18 Parametri di scala, calcolati dalla video-ripresa: Stima scala TORRO (T) T5 (categoria INTENSO) Stima velocità dei venti tangenziali (scala TORRO): ~ 64 m/s Stima della riduzione barometrica (scala TORRO): ~5423 Pa (5,4% di P 0 ) Stima scala Fujita (F) (1971) F3 (categoria VIOLENTO) Stima velocità dei venti tangenziali (scala FUJITA): ~ 71 m/s Stima della riduzione barometrica (scala FUJITA): ~6733 Pa (6,7% di P 0 ) Stima scala Fujita-Person (FFP) (1973) F3 (categoria VIOLENTO) Stima velocità dei venti tangenziali (scala FUJITA-PEARSON): ~ 71 m/s Stima della riduzione barometrica (scala FUJITA-PEARSON): ~6733 Pa (6,7% di P 0 ) 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 18

19 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 (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 19

20 Come da fonti giornalistiche, l Ispettorato provinciale agricolo di Ragusa aveva stimato in di euro l entità del danno registrato nel territorio di Scicli, mentre sarebbero di 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 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/m 2, 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 pre- 20

21 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. 21

22 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. 22

23 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 IT , 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 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 23

24 punto iniziale e finale della traccia al suolo e tutti i dati, esposti nell articolo wweb, ottenuti dalle foto e dalla ripresa video. 24

25 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 ) e tutti i fotogrammi del Tornado (Figg ); l Avv.G.Fidone per aver realizzato le straordinarie immagini (Figg ); Giuseppe Cardi, di Meteoweb ( 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 : 25

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