Il 19 settembre 2022, Vernon Francis Dvorak si è spento all'età di 93 anni. È stato un meteorologo americano che ha sviluppato un metodo basato sui dati satellitari per determinare l'intensità delle tempeste tropicali. Ha rivoluzionato la previsione del loro sviluppo e ha salvato molte vite nel corso degli anni.
Primo anniversario della morte di Vernon Dvorak
In questa occasione, oggi vogliamo dare un'occhiata alla tecnica Dvorak che porta il suo nome. Si basa sulle immagini satellitari delle tempeste tropicali nella gamma di luce visibile e infrarossa.
Fig. 1: Vernon Francis Dvorak (15.11.1928 bis 19.9.2022); Fonte: Wikipedia
A differenza delle grandi aree di bassa pressione extra-tropicali , i cicloni tropicali sono spesso molto più piccoli e si formano anche in mare aperto su acque calde. Prima dell'era dell'osservazione satellitare, la prevedibilità era molto limitata e il tempo di preavviso era breve. Le dichiarazioni sullo sviluppo di una tempesta – indebolirsi o rafforzarsi ulteriormente erano particolarmente problematiche. Con i primi satelliti meteorologici, la previsione delle tracce iniziò a migliorare, ma senza dati di misurazione da boe, navi e aerei, era ancora difficile fare una dichiarazione sull'intensità attuale. Negli anni '70, Vernon Dvorak ha sviluppato un metodo basato sul cambiamento della struttura delle nuvole di un ciclone, che ha permesso di fare affermazioni sull'intensità attuale e sullo sviluppo a breve termine. Questa tecnica di previsione è stata continuamente migliorata e adattata a diverse regioni oceaniche negli ultimi decenni. Originariamente, i primi approcci erano basati sui dati del Pacifico nord-occidentale(tifoni); il metodo è stato adattato di conseguenza per l'Atlantico e il Pacifico orientale(uragani).
Modelli di nuvole
Vernon Dvorak ha riconosciuto che alcuni modelli di nuvole corrispondevano a una certa fase di sviluppo e intensità (e quindi alla velocità massima media del vento).
Fig. 2: Catalogo originale delle diverse strutture nuvolose nei cicloni tropicali secondo Dvorak; Fonte: Wikipedia
Il metodo si basa su tre pilastri. Il primo è la cinematica, che si concentra sulla rotazione e sull'inclinazione dell'asse di rotazione. Un vortice simmetrico e rotondo indica una struttura 'sana', un'organizzazione elevata della tempesta. Il diametro dell'area di rotazione fornisce indizi sulla dinamica, una tempesta piccola può intensificarsi più rapidamente di una estesa. E l'inclinazione dell'asse di rotazione suggerisce un wind shear verticale (aumento del vento con l'altezza e/o cambio di direzione). La situazione ideale per una tempesta tropicale è quella di avere il minor wind shear possibile, altrimenti lo sviluppo sarà interrotto.
Il secondo pilastro è il comportamento termodinamico, la comparsa della convezione al centro della tempesta. Sopra il mare caldo(almeno 26-27 gradi), molta acqua evapora, l'aria umida sale, si raffredda nel processo – e il vapore acqueo gassoso si condensa in acqua liquida. Questo libera molta energia, che è disponibile per la tempesta – quasi il motore. Da un'area temporalesca inizialmente completamente disorganizzata, si forma una depressione tropicale con rotazione iniziale, poi una tempesta tropicale. Gli ulteriori stadi di crescita sono poi uragani, tifoni e cicloni con una velocità di rotazione sempre maggiore e un occhio in formazione. La convezione più forte si concentra intorno al centro della tempesta; qui le nuvole sono più alte e sul bordo superiore si trovano temperature molto fredde – in alcuni casi temperature massime inferiori a -70 gradi. Si considera la simmetria e la frequenza della convezione, se è pulsante o se è permanentemente 'in ebollizione'.
Fig. 3: L'occhio dell'uragano Isabel (2003) e l'eyewall circostante; Fonte: pixabay
Fig. 4: Occhio e parete oculare di Hurricane Dorian (2019); Fonte: Wikipedia
Nell'occhio del ciclone, l'aria sprofonda e si riscalda nel processo (e diventa anche più secca – quindi priva di nuvole). La differenza di temperatura tra il bordo superiore molto freddo dell'eyewall e l'occhio caldo è anche una misura dell'intensità attuale.
Infine, il terzo pilastro è il riconoscimento dei modelli, in cui si fondono i primi due aspetti. Ogni modello corrisponde a un numero T, che stabilisce nuovamente un collegamento diretto con la velocità del vento attuale. T8 è il livello più alto e viene raggiunto raramente. Un esempio è il super tifone Haiyan del 2013.
Fig. 5: Immagine a infrarossi di Haiyan nella speciale area in bianco e nero della tecnica Dvorak. Simmetria perfetta con convezione chiusa e molto ampia, forte contrasto di temperatura con l'occhio caldo.; Fonte: Wikipedia
Come già detto, il metodo ha dovuto essere adattato e regolato di conseguenza per le diverse aree marine. Il motivo è che la pressione atmosferica su larga scala nel Pacifico nord-occidentale è generalmente più bassa in media rispetto all'Atlantico, ad esempio.
Fig. 6: Numeri a T di Dvorak con l'intensità corrispondente; Fonte: Wikipedia
Nel Pacifico orientale e nell'Atlantico, i voli di misurazione Hurricane Hunter (USA) forniscono dati reali che sono enormemente importanti per le previsioni a breve termine e per i modelli informatici ad alta risoluzione. Tuttavia, questi voli sono costosi e non sono disponibili in tutto il mondo, e c'è anche un limite alla portata degli aerei. Quindi, sopra l'Oceano Atlantico, Pacifico o Indiano aperto, la tecnica Dvorak è uno strumento fondamentale per valutare la situazione attuale. I dati satellitari sono migliorati in modo massiccio negli ultimi decenni e anche il metodo scoperto da Vernon Dvorak negli anni '70 ne ha beneficiato. Questo articolo vuole rendergli omaggio di conseguenza!
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