Explainer: Che cosa è thundersnow?

La neve pesante può spesso creare un ambiente tranquillo. Una tranquilla beata può svilupparsi come fiocchi di neve drappeggiano il paesaggio sotto una coltre di bianco. Ma di tanto in tanto, un lampo a livello del cielo può interrompere questa tranquillità con un assordante, crash orecchio-splitting. Quel suono può risuonare, brevemente, come spari. Il terreno può anche rabbrividire.

Questo è thundersnow.

Per verificarsi, le circostanze devono essere eccezionali. E a meno che non si verifichi quasi direttamente sopra la testa, potresti non saperlo mai., Il motivo: la neve agisce come un soppressore del suono, attutendo il tuono e limitando la capacità del suono di rimbalzare e diffondersi.

Eppure thundersnow sembra essere sempre un po ‘ meno raro.

Ad esempio, un’enorme tempesta di neve del 7 marzo nor’easter ha colpito gli stati del Nord-est e il New England all’inizio di questa settimana. Ed è stato accompagnato da numerose crepe di tuono., Un bullone ha persino colpito la struttura più alta di New York, il nuovo edificio di 104 piani del World Trade Center.

Due mesi prima, un’altra epidemia di tuoniora punteggiava i cieli del New England. È arrivato poco dopo l’alba del 4 gennaio 2018. Quella mattina, una raffica di più di 30 lampi ha colpito un altrimenti tranquilla, zona boschiva a Montville, Conn. Si sono verificati lungo una stretta fascia sul lato nord-ovest del lago rurale Konomoc.

La mappatura dei fulmini è accurata a poche centinaia di metri (fino a 1.000 piedi). Quindi è impossibile confermare con solo quei dati ciò che è stato colpito., Ma ci sono due torri di trasmissione radiofonica e televisiva nella vicina Oakdale che salgono a circa 316 e 367 metri (1.037 e 1.204 piedi) nel cielo. Una società di limousine — Liberty Limited-si trova proprio accanto alla proprietà su cui siedono queste torri. Angela Ried lavora per quella compagnia di limousine. E conferma che le torri sono state colpite quel giorno.

“Sono stati colpiti almeno quattro o cinque volte”, ricorda. “Era piuttosto forte.”Anche se sapeva subito che era un fulmine, era sorpresa di sentirlo in inverno., “Lavoro qui dal ’93”, osserva, ” e questa è la prima volta che vedo tuoni e fulmini durante una tempesta di neve.”

La sua memoria corrisponde a segnalazioni di fulmini registrate dal National Weather Service.

Thundersnow anche spostato in Needham, Massa. Il fulmine è stato registrato nei siti vicino alle torri di trasmissione WCVB-TV. Queste strutture si innalzano per circa 395 metri (1.300 piedi) in aria. Anche loro hanno scatenato una dozzina di fulmini.,

Nella vicina Boston, solo un edificio è stato colpito. Era la Prudential Tower, un grattacielo di 52 piani con una guglia sul tetto che superava i 276 metri (906 piedi). L’albero trasmette segnali per più stazioni radio., ” L’ho sentito”, ha detto Owen Anastas, di Boston. Questo particolare sciopero, osserva, ” è avvenuto intorno alle 11: 30 durante una neve incredibile.”

La tempesta ha scaricato un piede (un terzo metro) o più di neve su un’ampia fascia. E si stima che nove fulmini su 10 in quella tempesta colpissero strutture artificiali alte più di 250 metri (820 piedi). Ciò solleva la domanda: le strutture umane stanno giocando un ruolo nella promozione di thundersnow?

Cosa rende thundersnow?,

I temporali di solito si formano quando l’aria calda vicino al suolo sale (perché è meno densa delle masse vicine di aria fredda). E ‘ lo stesso motivo per cui una mongolfiera vola. E queste condizioni sono il motivo per cui la maggior parte dei boomer vengono generati durante i mesi primaverili ed estivi.

L’aria ascendente salirà diversi chilometri (miglia) fino ad un’altezza in cui la temperatura è sotto lo zero. Questo può innescare un fenomeno chiamato triboelectrification (Try-bo-ee-lek-trih-fih-KAY-shun). Questa parola descrive l’attrito tra le particelle d’aria che provoca una separazione della carica elettrica., È un po ‘ come sfregare un palloncino contro il tessuto in modo che la carica separata ora consenta al palloncino di “attaccarsi” temporaneamente al muro.

L’aria all’interno del temporale è molto turbolenta. Questo fa sì che i cristalli di ghiaccio si scontrino l’uno con l’altro. Attraverso questo processo, possono guadagnare o perdere elettroni. I cristalli di ghiaccio perdono elettroni, lasciandoli caricati positivamente. La precipitazione più umida guadagna elettroni, rendendola carica negativamente. Quando le accuse si accumulano abbastanza-ZAP! Una scintilla elettrica, o un fulmine, salta tra le due regioni per bilanciare la carica.,

Ottenere questo in inverno, tuttavia, è impegnativo. In estate, sacche d’aria salgono verticalmente per produrre temporali. Non succede davvero in inverno. Le tempeste di tempo freddo si sviluppano in modo diverso.,

Due forze in conflitto conducono una battaglia che manda aria su un percorso “inclinato” in alto verso il cielo. Ciò significa che l’aria non sale dritto su e giù, come nella maggior parte dei temporali. Anche le tempeste di Thundersnow di solito non si formano sul lato caldo di grandi cicloni a spirale, come in genere fanno i temporali. Invece, si sviluppano in un punto strano – il retro più freddo del sistema di tempesta.

Poiché i grandi sistemi di tempesta spesso assomigliano a virgole, quel gioco aggressivo è chiamato “testa di virgola.”Questo è dove l’aria fredda avvolge da nord.

Le tempeste di neve possono diventare super ventose., Questo accadrà perché la pressione dell’aria più bassa si verificherà al centro della tempesta. Imita un vuoto, tirando l’aria dall’ambiente circostante. Spirali d’aria nel mezzo di sistemi di tempesta come l’acqua che vortica in uno scarico.

O questo è ciò che di solito accade.

Ma la tempesta di gennaio 2018 ha lanciato una palla meteorologica. Ha portato con sé un gradiente di temperatura estremamente forte. Sopra le acque oceaniche al largo di Cape Cod, Massa., temperature dell’aria salito a vicino 13 ° Celsius (55.4 ° Fahrenheit)., A soli 330 chilometri (205 miglia) a ovest, sulla terra nel Connecticut, era 18 gradi C (23 gradi F) più freddo.

Quel contrasto di temperatura estremo su una regione così stretta ha generato un vento termico. Questo è quando l’aria scorre dalle regioni calde a quelle fredde.

Poiché l’aria fredda è più densa; affonda a terra. L’aria calda dall’oceano viene tirata dentro per sostituirla. Quell’aria fredda che abbraccia la superficie indebolisce l’aria calda che invade. Così l’aria calda ora sloshes su quella “superficie” fredda di aria.

Quell’aria calda continua a salire nell’atmosfera perché ha così tanto slancio., E ‘ come far rotolare una palla su una diapositiva. Qui, la diapositiva è la superficie dell’aria fredda. E l’aria calda è quella palla che rotola su quella superficie. Normalmente, l’aria non prenderebbe questa strada. È come lanciare la palla sullo scivolo, contro la forza di gravità.

È anche abbastanza raro, il che rende difficile prevedere. È molto più facile prevedere le condizioni che tendono ad essere associate ad esso, come strette bande di neve pesante.

Capire se, quando e dove un fulmine colpirà all’interno di una tempesta di neve è una storia diversa.,

La National Lightning Detection Network è una serie commerciale di antenne negli Stati Uniti. Monitora i fulmini 24/7, tutto l’anno. Ma le antenne di questa rete mancheranno i bulloni che lampeggiano all’interno delle nuvole. Ecco perché il National Weather Service si basa su rapporti pubblici di tuoni o fulmini per monitorare la maggior parte thundersnow.

In rare occasioni, come si è verificato all’inizio di questo inverno, bulloni possono colpire il suolo. E quando lo fanno, questi possono essere altrettanto pericolosi come scioperi durante una tempesta estiva. Possono causare danni, lesioni, persino la morte., Un bullone durante una tempesta di neve il 9 febbraio 2017, ha causato un incendio a Warwick, R. I. Il bullone ha anche zappato un albero vicino, facendo saltare parte del suo tronco nel muro di quella casa,

Il collegamento alle attività umane

Quindi cosa sta succedendo? Due ricercatori giapponesi hanno avuto alcune intuizioni 24 anni fa che hanno descritto nel Journal of Geophysical Research. Il loro articolo ha esaminato decenni di fulmini invernali al largo della costa settentrionale del Giappone. La coppia ha utilizzato dati radar e misurazioni da strumenti utilizzati per misurare l’attività elettrica. Da questi dati sono emersi indizi., Sembrava che un cambiamento chiave avviene quando le nuvole temporalesche invernali a bassa quota maturano.

Pensa alla nuvola come a una torta a tre strati, con ogni strato che ha una carica elettrica diversa. Per le nubi temporalesche invernali poco profonde e basse, le cariche in questi strati sono positive-negative-positive. La carica positiva inferiore può apparire a temperature da 0 a -9 ° Celsius.

E dove lo strato inferiore ha una carica elettrica positiva netta, quello strato “è apparentemente in grado di avviare lampi di terra”, ha osservato la carta.,

Allora, perché le nuvole temporalesche del New England del 2018 hanno quasi esclusivamente lanciato i loro fulmini contro le alte torri?

È possibile che queste torri abbiano innescato il fulmine colpendo la parte inferiore delle nuvole. In tal modo, assumono questa carica positiva inferiore. Ora possono innescare un bullone tra la torre ora positiva e la carica negativa nel mezzo della nuvola sopra.

Ma questo da solo non dovrebbe essere sufficiente per generare un bullone. Dopo tutto, i campi elettrici nelle tempeste di neve sono significativamente più piccoli di quelli delle nuvole temporalesche estive.,

Tuttavia, questi campi possono essere migliorati localmente da oggetti appuntiti. Quei punti possono mettere a fuoco una carica, aumentandola di 10 volte. E che può essere sufficiente a superare il livello richiesto per una carica elettrica — o scintilla — a saltare attraverso l’aria. Una volta che ciò accade, quella scintilla può innescare una rapida reazione a catena.

Con questo, nasce un fulmine.

Il ruolo dei venti — venti forti

Ma c’è un problema. La natura resiste alle cariche che saltano nell’aria. Quindi quando una carica si accumula su qualche oggetto, l’aria tende a creare una regione locale attorno ad essa che ha la carica elettrica opposta., Questo è noto come una ” carica spaziale.”

Considera la torre. Se una carica positiva dovesse accumularsi sulla punta, una carica spaziale negativa dovrebbe formarsi attorno ad essa. Ciò proteggerebbe la punta della torre dall’essere colpita da un bullone proveniente da una regione nello strato intermedio della nube .

Tuttavia, dove i venti sono abbastanza forti, possono effettivamente soffiare via questa carica spaziale di schermatura. Ciò lascerebbe la punta della torre esposta, aumentando drasticamente le probabilità che inneschi un fulmine.

Questo è stato osservato nel 2011 durante la tempesta Chicago thundersnow del 1 e 2 febbraio., I ricercatori Tom Warner, Timothy Lang e Walter Lyons hanno osservato venti di 29 chilometri all’ora (18 miglia all’ora) durante ogni lampo da nuvola a terra. Hanno notato un enorme 93 per cento dei fulmini nella regione innevata della tempesta coinvolti edifici alti o torri (tra cui turbine eoliche).

Durante gli eventi di gennaio thundersnow del New England, la cima di ogni torre in cui è stato registrato un fulmine aveva anche sperimentato forti venti. In effetti, la velocità minima durante ogni singolo flash superava i 36 chilometri all’ora (22,4 miglia all’ora)., Inoltre, la base di queste nubi temporalesche era stata estremamente bassa.

L’altezza minima alla quale l’umidità si condenserà, formando una nuvola, è nota come “livello di condensazione di sollevamento.” Nel caso delle tempeste di gennaio, quel livello era di circa 275 metri (902 piedi). E indovinate un po’: ogni torre colpita da un fulmine era stata più alta di quella. Quindi si sarebbero infilati in quella regione più bassa delle nuvole con carica positiva.

E poi c’erano le turbine eoliche

C’era un’eccezione, tuttavia. Era al largo della costa di Block Island, Rhode Island.,

A prima vista, sembrava che circa 10 fulmini avessero colpito casualmente l’acqua. I dati avrebbero poi mostrare che cinque turbine eoliche erano là fuori. Le pale delle turbine erano montate su piedistalli di 30 metri (98,5 piedi). Gli alberi delle turbine erano alti ciascuno 100 metri (328 piedi). E ogni lama della turbina era lunga 73,5 metri (214 piedi). La loro altezza totale, quindi, superava i 200 metri (656 piedi) quando una punta della lama era rivolta verso l’alto.

Questo è ancora, tuttavia, 75 metri (246 piedi) a corto dell’altezza apparentemente minima necessaria per perforare i fondi delle nuvole., Ma questo non deve violare la regola perché quando le nuvole si muovono sull’oceano, incontreranno aria con vapore acqueo aggiuntivo. E che permetterà l’altezza minima nube-fondo a cadere un po’. Ciò significa che le punte delle lame potrebbero essere state immerse nella carica positiva inferiore delle nuvole.

Fare previsioni

Sapendo questo, i meteorologi possono prevedere thundersnow in anticipo?

Sembra così.

Possono scansionare le condizioni che renderebbero possibili tali spettacoli di luce elettrica., Per esempio, qualcosa conosciuto come “cristallo di ghiaccio canting” precede spesso fulmini invernali. Questo termine si riferisce all’orientamento dei fiocchi di neve. Quei fiocchi e altri cristalli di ghiaccio normalmente cadono orizzontalmente, come una frittella su una piastra. Ma come un campo elettrico costruisce nella base di una nuvola, può inclinare (o sopraelevazione) cristalli di ghiaccio in un orientamento verticale (su e giù).

Questo si presenta sul radar come bande dall’aspetto confuso. Sapere come individuare quella firma radar potrebbe dare ai meteorologi un testa a testa su un campo abbastanza forte da produrre thundersnow.,

Capire quali torri sono abbastanza alte da raschiare la base cloud potrebbe anche individuare i probabili candidati allo sciopero.

È del tutto possibile che senza grattacieli e altre torri super alte costruite dall’uomo, la maggior parte dei thundersnow semplicemente non accadrebbe.

Utilizzando tale conoscenza, potrebbe essere possibile un giorno presto calcolare il rischio in una tempesta che qualsiasi data struttura alta sarà colpita da un fulmine invernale.