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Introduzione agli indici termodinamici e definizione di Lifted Index

Introduzione

Gli indici termodinamici, tra cui il Lifted Index, rappresentano un valido supporto in sede previsionale, a patto che siano corredati dall’analisi sinottica alle varie quote. In particolar modo dall’analisi della curvatura ciclonica o anticiclonica delle correnti alla quota di 500 hPa , corrispondenti a circa 5500 m di altitudine ma suscettibili di variazione a seconda dell’altezza di geopotenziale, e dalla conoscenza della variabilità climatica della zona di interesse previsionale. [2,3]

Esistono infatti numerosi fattori locali che influenzano sviluppo ed evoluzione dei temporali. Gli indici, dunque, quantificano la predisposizione dell’atmosfera all’innesco di fenomeni temporaleschi, i quali non è detto che possano svilupparsi qualora latiti la spinta iniziale. Si può avere, ad esempio, il contributo di un fronte, dell’orografia locale, oppure riscaldamento dal basso. 

Al contrario, possono verificarsi fenomeni con indici termodinamici sfavorevoli se una massa d’aria è costretta a risalire lungo un crinale montuoso, oppure in presenza di fronti caldi con aria lievemente instabile. Anche aria secca e poco calda nei bassi strati, ma con una forte corrente a getto in quota, jet stream, può innescare lo sviluppo di fenomeni temporaleschi. [1]

onde_orografiche_nubi_lenticolari

Immagine esemplificativa dello sviluppo delle onde orografiche e delle nubi lenticolari. [6]

                                                       Lifted Index

Il Lifted Index, LI, rappresenta la differenza di temperatura tra una particella d’aria sollevata adiabaticamente, con una certa temperatura Tp, e la temperatura dell’ambiente, environment, ad una determinata altezza di geopotenziale, solitamente 500 hPa in atmosfera (Te(p)), . Quando LI è positivo, l’atmosfera, a quell’altezza di geopotenziale, è stabile; quando negativo l’atmosfera è instabile. Tale indice può essere calcolato non solo mediante algoritmi ma può anche essere determinato graficamente. In poche parole la particella d’aria viene sollevata dalla porzione di PBLPlanetary Boundary Layer, in italiano Boundary Layer planetario, che giace al di sotto dello strato di inversione diurna. La particelle d’aria, in questa sezione, dovrebbe avere un’umidità relativa tra il 60 e il 65% per essere poi sollevata lungo l’adiabatica secca fino all’LCL, Lifting Condensation Level. [4] 
Questo rappresenta il livello in cui l’umidità relativa è pari al 100% e vi è l’intersezione tra questa curva e quella relativa al mixing ratio, rapporto di mescolanza, nel boundary layer. Il LCL può determinarsi dalla formula di Lawrence:
formula_lawrence_hlcl
laddove T è la temperatura al suolo, in °C; ed RH è l’umidità relativa al suolo %, hLCL è la quota del Lifting Condensation Level. Questa formula, molto semplice, è accurata entro il 10% per RH > 50%, perdendo di accuratezza per aria più secca. [2]
 
Una volta raggiunto l’LCL, la particella viene sollevata lungo l’adiabatica umida verso la quota di 500 hPa. Si ricava quindi il Lifted Index come LI = Te(p)-Tp, ed è scalato come segue:

LI > 2 assenza di temporali

0 < LI < 2 possibilità di isolati temporali

-2 < LI < 0 temporali abbastanza probabili

-4 < LI < -2 possibilità di temporali forti

LI < -6 temporali forti abbastanza probabili

In sostanza, il Lifted Index può essere utilizzato nella previsione dei temporali, tuttavia il CAPE, Convective Available Potential Energy, è considerato migliore per quanto concerne la quantificazione dell’instabilità. Ciononostante, il LI è più veloce da calcolare e facile da usare, laddove il CAPE richiede invece l’integrazione tra due livelli verticali. [3]

lifted index

Esempio di mappa del LI estratta da modello WRF-ARW, risoluzione 12 km, del Centro Meteo Italiano e valida per le ore 12 del 30/01/12. Analizzando la scala a colori sulla sinistra è possibile notare valori compresi tra -2 e -4 sul Basso Tirreno, sulla Sicilia Nord Occidentale, Meridionale e Sud Orientale. [6]

Bibliografia e sitografia:

[1] Bohren, C.F., and B. Albrecht, Atmospheric Thermodynamics, Oxford University Press, 1998.

[2] M K Yau and R.R. Rogers, Short Course in Cloud Physics, Third Edition, published by Butterworth-Heinemann, January 1, 1989,

[3] G.Saullo, Fenomenologia temporalesca dell’Autunno 2011 nel Mediterraneo Occidentale, 2012

[4] Blanchard, David O. (Sep 1998). “Assessing the Vertical Distribution of Convective Available Potential Energy

[5] www.centrometeoitaliano.it

[6] www.centrometeolombardo.com

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