Gli uragani sono potenti eventi meteorologici nati in mare aperto. Alimentato dall'umidità dell'oceano caldo, gli uragani possono intensificarsi in forza, percorrere grandi distanze attraverso l'acqua, e alla fine scatenano la loro distruzione sulla terra. Ma cosa succede agli uragani dopo che sono atterrati rimane una questione aperta.

Ora, un recente studio in Fluidi per la revisione fisica ha utilizzato simulazioni per esplorare il destino degli uragani che atterrano. Gli scienziati hanno scoperto che dopo l'approdo, il caldo, il cuore dinamico di un uragano è sostituito da un nucleo freddo in crescita, una scoperta inaspettata che potrebbe aiutare i meteorologi a prevedere il livello di condizioni meteorologiche estreme che le comunità più lontane nell'entroterra potrebbero dover affrontare.

"In genere, se un uragano colpisce la terra, si indebolisce e muore, " ha detto il professor Pinaki Chakraborty, autore senior e capo dell'unità di meccanica dei fluidi presso l'Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST). "Ma a volte, un uragano può intensificarsi di nuovo nell'entroterra, creando molta distruzione, come inondazioni, in comunità lontane dalla costa. Così, prevedere il corso che prenderà un uragano è fondamentale".

Questi eventi di re-intensificazione si verificano quando gli uragani, noti anche come cicloni tropicali o tifoni in altre regioni del mondo, transizione in cicloni extratropicali:tempeste che si verificano al di fuori dei tropici della Terra. A differenza dei cicloni tropicali che sfruttano la loro forza dall'umidità dell'oceano, i cicloni extratropicali guadagnano la loro energia a causa delle condizioni instabili nell'atmosfera circostante. Questa instabilità si presenta sotto forma di fronti meteorologici, confini che separano più caldo, aria più leggera da quella più fredda, aria più densa.

"I fronti meteorologici sono sempre instabili, ma il rilascio di energia è tipicamente molto lento. Quando arriva un uragano, può disturbare il fronte e innescare un rilascio più rapido di energia che consente alla tempesta di intensificarsi nuovamente, " ha detto il primo autore Dr. Lin Li, un ex dottorato di ricerca studente nell'unità del Prof. Chakraborty.

Però, prevedere se si verificherà questa transizione è difficile per i meteorologi poiché gli uragani devono interagire con questo fronte in modo specifico e complesso. Attualmente, i previsori utilizzano una caratteristica chiave per identificare oggettivamente questa transizione:la presenza di un nucleo freddo all'interno di un uragano che si abbatte, causato da un flusso di aria fredda verso l'interno dal fronte meteorologico.

Però, quando il Prof. Chakraborty e il Dr. Li hanno simulato cosa succede agli uragani dopo aver colpito la terra, hanno scoperto che un nucleo freddo era presente in tutti gli uragani che cadono sulla terraferma, crescendo dal fondo degli uragani mentre decadevano, nonostante un'atmosfera stabile senza fronti meteorologici.

"Questa sembra essere una conseguenza naturale di quando un uragano colpisce terra e inizia a decadere, " ha detto il dottor Li.

I precedenti modelli teorici degli uragani che si abbattono sul terreno non rilevavano il nucleo freddo in crescita poiché non tenevano conto dell'umidità immagazzinata all'interno degli uragani che atterrano, hanno spiegato i ricercatori.

Il prof. Chakraborty ha detto, "Una volta che gli uragani si spostano sulla terra e perdono il loro apporto di umidità, i modelli in genere li vedevano come solo una filatura, vortice d'aria secca, che come il tè vorticoso in una tazza, sfrega sulla superficie del terreno e rallenta per attrito."

Però, l'accumulo di umidità all'interno degli uragani che cadono sul terreno significa che la termodinamica gioca ancora un ruolo fondamentale nel modo in cui decadono.

Negli uragani sul caldo oceano, l'aria che entra nell'uragano è fortemente satura di umidità. Mentre quest'aria sale verso l'alto, si espande e si raffredda, che riduce la quantità di vapore acqueo che ogni "pacchetto" d'aria può contenere. Il vapore acqueo all'interno di ciascuna particella d'aria si condensa quindi, rilasciando calore. Ciò significa che questi pacchi d'aria si raffreddano più lentamente dell'aria circostante al di fuori dell'uragano, generando un nucleo caldo.

Ma una volta che un uragano colpisce la terra, l'aria che entra nell'uragano contiene meno umidità. Mentre questi pacchi aerei salgono, devono viaggiare più in alto prima di raggiungere una temperatura abbastanza fredda da permettere al vapore acqueo di condensarsi, ritardare il rilascio di calore. Ciò significa che in fondo all'uragano, dove tutte le particelle d'aria si muovono verso l'alto, è relativamente più fresco dell'atmosfera circostante, dove i pacchi aerei si muovono casualmente in tutte le direzioni, con conseguente nucleo freddo.

"Mentre l'uragano continua a decadere, si divora sempre di più l'umidità immagazzinata all'interno dell'uragano, quindi le particelle d'aria devono salire ancora più in alto prima che si verifichi la condensazione, " ha detto il dottor Li. "Così nel tempo, il nucleo freddo cresce e il nucleo caldo si restringe."

I ricercatori sperano che una migliore comprensione dei nuclei freddi possa aiutare i meteorologi a distinguere in modo più accurato tra uragani in decomposizione e quelli in transizione verso cicloni extratropicali.

"Non è più semplice come gli uragani con un nucleo caldo e i cicloni extratropicali con un nucleo freddo, " disse il prof. Chakraborty. "Ma negli uragani in decomposizione, il nucleo freddo che vediamo è limitato alla metà inferiore del ciclone, considerando che in un ciclone extratropicale, il nucleo freddo attraversa l'intero uragano:questa è la firma che i meteorologi devono cercare".