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Alla scoperta delle “Cat”, le turbolenze in aria chiara prodotte dalle correnti a getto

Daniele Ingemi

Alla scoperta delle “Cat”, le turbolenze in aria chiara prodotte dalle correnti a getto

domenica 05 Dicembre 2021 - 07:00

Si tratta delle famose turbolenze che avvengono in condizioni di cielo sereno, ben conosciute dai piloti

Nel 2019, in questo articolo, avevamo parlato delle turbolenze in volo, spiegando il perché non bisogna temerle. Oggi, in questo nuovo articolo, cercheremo di capire le dinamiche che innescano le cosiddette “CAT”. Per “CAT” intendiamo la “Clear Air Turbulence”, una turbolenza che si manifesta nelle aree con elevato wind shear (variazione repentina del vento sia in direzione che velocità). Si chiama clear perché avviene normalmente in aria chiara, cioè in assenza di nubi e soprattutto si presenta in alta quota quindi è una turbolenza di alto livello.

Secondo alcuni studi le “correnti a getto”, in inglese jet stream, si sviluppano a seguito della formazione di grossi “gradienti termici orizzontali” che, a loro volta, determinano importanti squilibri barici e di geopotenziali fra masse d’aria notevolmente differenti fra loro. In queste condizioni, se una delle masse d’aria giace poco a nord dell’altra, il vento non fluirà direttamente dall’area fredda a quella calda, ma verrà deflesso dalla nota forza di Coriolis (bilancio geostrofico) e fluirà con grande intensità lungo la linea di demarcazione tra le differenti masse d’aria, lì dove si localizzano i “gradienti termici e barici“ più intensi.

Scorrendo a grandissima velocità nell’alta troposfera e nella parte bassa della stratosfera, dove l’influenza orografica è pressoché nulla, tali flussi d’aria assumono un andamento pienamente lineare per diverse migliaia di chilometri, percorrendo indisturbate l’intero emisfero, in genere con un andamento da ovest ad est. La “jet stream” inoltre ha un ruolo molto fondamentale anche per quel che concerne i collegamenti aerei fra i vari continenti.

Ad essa si associano pure tutti quei fenomeni, come i tanto temuti (soprattutto dai piloti dei voli intercontinentali) Clear Air Turbulence, ossia le turbolenze in aria limpida, generate dal “wind shear orizzontale” e verticale interno alla forte corrente. La superficie isobarica di 300 hPa solitamente si trova attorno i 9500 metri di quota.

Durante il volo con velocità e altezza costante le forze che agiscono su un aereo sono equilibrate quindi la forza di spinta eguaglia la forza di resistenza e la forza peso eguaglia la forza di sollevamento. Quest’ultima è funzione di due grandezze: velocità dell’aria e densità dell’aria.

La turbolenza CAT si manifesta normalmente sul bordo di separazione tra due masse d’aria con differente densità e in particolare in queste condizioni:

  1. in vicinanza del jet stream
  2. in corrispondenza di rilievi se la velocità del vento è elevata
  3. sopra cumulonembi

Nella figura è mostrata una carta meteo fornita ai piloti con evidenza delle zone di CAT durante il volo (zone tratteggiate)

Per ogni zona viene evidenziata (fig.2) la severità e il livello di volo minimo e massimo

Viene classificata in leggera e non indicata nelle carte meteo (variazioni entro i 15 nodi di IAS), moderata: in questo caso si hanno variazioni di altitudine dell’aeromobile ma sempre con aeromobile sotto controllo e variazioni della velocità IAS da 15 a 25 nodi e severa: in questo caso abbiamo variazioni di velocità oltre i 25kt perdita di controllo dell’aeromobile e possibilità di danni.

Bisogna sottolineare che nella maggior parte dei casi i danni (inclusi passeggeri feriti) si sono avuti a causa della mancanza di cinture allacciate e/o di passeggeri che transitavano in cabina.

Tornando alle cause della CAT un ruolo determinante è svolto dal jet stream che è una enorme corrente di aria con elevato wind shear verticale. Normalmente si trova vicino alla tropopausa e la velocità è maggiore di 70 km/h. La CAT è maggiore sul lato freddo del getto e nella zona vicino all’asse del getto stesso.


Getto a 300 hPa (IMMAGINE dwd)

Ellrod e Knapp (nel 1992) studiarono gli ambienti con CAT e individuarono un indice che tiene conto di 3 fattori

TI=VWS*[DEF+CVG]

VWS è il wind shear verticale, DEF è una combinazione della deformazione (stretching e shearing) e CVG è la convergenza.

Il costo delle turbolenze per le compagnie aeree si può stimare in circa $500 milioni ogni anno in termini di danni e ritardi. Considerando la difficoltà nel rilevare le CAT con la strumentazione a bordo le compagnie stanno sviluppando sistemi per segnalare queste turbolenze in tempo quasi reale e adeguare il percorso dei voli di conseguenza.

Questo è molto importante considerando anche uno studio recente dell’Università di Reading che prevede un incremento del 149% delle turbolenze a causa di jet stream più forti e a causa della tendenza ad avere maggiori pattern ondulatori.

Articolo a cura di Daniele Ingemi e Claudio Ortega

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