Svelare i misteri della nebbia su terreni complessi

Anche se la nebbia rappresenta un grave pericolo per la sicurezza dei trasporti, i meteorologi devono ancora capire come prevederla con la precisione che hanno ottenuto per le precipitazioni, il vento e altri eventi tempestosi.

Questo perché i processi fisici che portano alla formazione della nebbia sono estremamente complessi, secondo Zhaoxia Pu, professore di scienze atmosferiche all’Università dello Utah.

“La nostra comprensione è limitata. Per prevedere con precisione la nebbia dovremmo comprendere meglio il processo che controlla la formazione della nebbia”, ha detto Pu, che ha condotto uno studio sulla nebbia concentrandosi su una valle settentrionale dello Utah.

Ora, in un recente articolo pubblicato dall’American Meteorological Society, Pu e i suoi colleghi hanno riportato i risultati del progetto Cold Fog Amongst Complex Terrain (CFACT), concepito per indagare il ciclo di vita della nebbia fredda nelle valli montane.

Al progetto, finanziato da una sovvenzione di 1,17 milioni di dollari da parte della National Science Foundation, hanno lavorato anche diversi altri membri del Dipartimento di Scienze dell’Atmosfera dell’U, tra cui Gannet Hallar e Sebastian Hoch, insieme a Eric Pardyjak del Dipartimento di Ingegneria Meccanica, un gruppo di scienziati del Centro nazionale per la ricerca atmosferica (NCAR) e del dottor Ismail Gultepe dell’Ontario Tech University, Canada.

Poiché riduce la visibilità, la nebbia rappresenta un grave pericolo per i viaggiatori. Ad esempio, la nebbia è la seconda causa di incidenti aerei dopo i forti venti. Provoca incidenti automobilistici e interrompe le operazioni dei traghetti.

Tra il 1995 e il 2004 negli Stati Uniti sono morte 13.720 persone in incidenti legati alla nebbia.

Migliorare la previsione della nebbia renderebbe i viaggi più sicuri, ha detto Pu.

Oggi, la maggior parte delle previsioni utilizza un modello computerizzato noto come Numerical Weather Prediction (NWP), che elabora massicce osservazioni meteorologiche con modelli computerizzati per produrre previsioni su precipitazioni, temperatura e tutti i tipi di altri elementi meteorologici. Tuttavia, l’attuale modello computerizzato non funziona bene per la nebbia e il team di Pu spera che si possano apportare miglioramenti utilizzando la massa di dati raccolti nell’arco di sette settimane nell’inverno del 2022 in diversi siti nella valle di Heber.

“La nebbia coinvolge molti processi fisici, quindi richiede un modello computerizzato che possa rappresentare meglio tutti questi processi”, ha detto Pu. “Poiché la nebbia è costituita da nuvole vicino al suolo, richiede un modello ad alta risoluzione per risolverla, quindi abbiamo bisogno di modelli su scala molto fine, che sono molto costosi dal punto di vista computazionale. I modelli attuali (relativamente più grossolani nella risoluzione) non sono in grado di risolvere i processi di nebbia e dobbiamo migliorare i modelli per una migliore previsione della nebbia.”

Situata a circa 50 miglia a sud-est di Salt Lake City, la Heber Valley è incastonata dietro i Monti Wasatch e incorniciata da due importanti bacini idrici sul fiume Provo.

Questo bacino panoramico è una tipica valle di montagna, circondata dal Monte Timpanogos e da altre alte vette, con i serbatoi che fungono da fonte di umidità. La finestra di studio di sette settimane copriva il periodo dell’anno in cui la Valle di Heber è la più nebbiosa.

La nebbia della valle è un perfetto esempio di come la topografia e i processi atmosferici convergono per creare un fenomeno meteorologico distintivo.

Il terreno si raffredda durante la notte mentre l’aria più densa e più fresca scende dalle cime delle montagne raccogliendosi nelle valli, in un fenomeno noto come “drenaggio dell’aria fredda”. Raffreddata dal suolo, la temperatura dell’aria in calo può avvicinarsi al punto di rugiada e, se c’è sufficiente umidità nell’aria, la nebbia inizia a formarsi, diventando più densa intorno all’alba, quando le temperature superficiali sono più basse.

Le notti invernali creano condizioni favorevoli per diverse forme di nebbia, come la nebbia di pozze d’aria fredda, la nebbia effimera delle valli di montagna e la nebbia di ghiaccio radiativa.

Secondo Pu, il progetto della Heber Valley si basava sulla nebbia di aria fredda che si forma a temperature gelide sotto zero gradi Celsius. Tuttavia, osservando come questi diversi tipi di nebbia si formano e si dissipano, i ricercatori continuano a conoscere le condizioni meteorologiche e i processi fisici che governano la formazione della nebbia.

Per lo studio CFACT, il team dell’NCAR e dell’U ha allestito due principali stazioni di raccolta dati, una vicino al Deer Creek Reservoir e un’altra a poche miglia a monte del fiume Provo. Questi sono i punti bassi della valle, a circa 5.450 piedi sopra il livello del mare, dove c’è la nebbia più fitta. Questi siti erano dotati di torri alte 100 piedi per supportare una serie di strumenti che catturavano vari dati meteorologici associati a umidità, vento, visibilità, temperatura, persino profondità della neve e umidità del suolo. Le registrazioni sono state effettuate sia da piattaforme in situ che da piattaforme di telerilevamento.

Inoltre, il team ha registrato una serie minore di punti dati in nove siti satellitari.

Durante la campagna sul campo CFACT di sette settimane, nove periodi di osservazione intensiva (IOP), ciascuno condotto nell’arco di periodi di 24 ore, hanno prodotto un set di dati che includeva profili di radiosonde ad alta frequenza, profili di palloncini collegati, profili termodinamici e del vento rilevati a distanza, osservazioni meteorologiche di superficie e misurazioni microfisiche e di aerosol.

Oltre agli IOP della nebbia, la varietà degli IOP senza nebbia ha fornito preziose osservazioni per comprendere l’inversione in prossimità della superficie, la formazione di cristalli di ghiaccio, l’avvezione e il trasporto di umidità e gli strati limite stabili su terreni complessi, tutti fattori essenziali legati alla formazione della nebbia. Sono in corso studi approfonditi per una migliore comprensione della nebbia fredda su terreni complessi.

Lo studio è apparso il 15 novembre sul Bollettino dell’American Meteorological Society. I ricercatori coinvolti nello studio includevano Zhaoxia Pu, Sebastian Hoch, A. Gannet Hallar, Rebecca Beal, Geraldo Carrillo-Cardenas, Xin Li e Maria Garcia del Dipartimento di Scienze dell’atmosfera ed Eric Pardyjak e Alexei Perelet del Dipartimento di Ingegneria Meccanica.