Le grandini, ancorché a sì fatta calamità siano per l’ordinario soggetti questi paesi, in quelli anni caddero tuttavia più grosse, e più communi del consueto, e alli dieci di maggio l’anno suddetto 1628 grandinò con sì fiera, e continua tempesta, che abbattendo i teneri frutti, e troncando i morbidi formenti in tutti questi contorni, di sì fatta maniera gl’infranse e consumò che in alcun luogo, ove fosse caduta, non restò neanco il vestigio, per cui si potesse comprendere esservi stato gambo di formento (Lorenzo Ghirardelli, Il memorando contagio seguito in Bergamo l’anno 1630, Bergamo, Rossi, 1681; edizione curata dall’Archivio Storico Brembatese, Brembate Sopra, 1974).
In copertina l’eccezionale grandinata di Casorezzo (Mi) del 18 agosto 1986 (foto Centro Meteo Lombardo).
di Simone Parisi e Luigi Mariani
Questo è il primo di tre post dedicati al tema della grandine: il primo tratta sommariamente della fisica del fenomeno e della “ricetta” della grandine, il secondo evidenzia ulteriori fattori predisponenti e il terzo delle tendenze in atto, degli scenari e della prevedibilità della grandine.
Secondo la definizione del Meteorological glossary dell’American Meteorological society (https://glossary.ametsoc.org/wiki/hail/) “la grandine è una precipitazione in forma di chicchi di ghiaccio, globulari o irregolari, sempre prodotti da nubi convettive, quasi sempre cumulonembi. Per convenzione, la grandine ha un diametro di 5 mm o più, mentre particelle più piccole di origine simile, in precedenza indicate come grandine fine, sono oggi classificate come chicchi di ghiaccio (ice pellets – https://glossary.ametsoc.org/wiki/ice-pellets/) o chicchi di neve (grandine morbida alias snow pellets alias graupel). I temporali caratterizzati da forti correnti ascensionali, elevato contenuto di acqua liquida, grandi dimensioni delle gocce di nube e grande sviluppo verticale sono favorevoli alla formazione della grandine. Gli effetti distruttivi delle grandinate su piante e animali, edifici, proprietà e aeromobili in volo le rendono un oggetto primario degli studi sulla modificazione meteorologica. Nelle osservazioni meteorologiche aeronautiche, la grandine è codificata con la lettera A.”
Pur non essendo l’analisi della grandine in chiave storica fra gli obiettivi dei tre articoli in cui si articola questa analisi del fenomeno della grandine, si ricorda che nelle civiltà agricole la grandine è da sempre avvertita come un evento distruttivo in grado di causare gravissimi problemi di sicurezza alimentare. Da ciò il fatto che nel biblico libro dell’Esodo la grandine è la settima delle dieci piaghe d’Egitto, ed è descritta come una tempesta di fuoco (che interpreteremo come fulmini) e ghiaccio che distrusse i raccolti, colpì gli animali e gli uomini nei campi e spezzò gli alberi, risparmiando tuttavia la terra di Gosen, ove vivevano gli Israeliti. Data la rilevanza del fenomeno sarebbe interessante indagarne anche gli aspetti linguistici, e qui ci limitiamo a ricordare che in vari dialetti del settentrione (sicuramente in dialetti di Piemonte, Lombardia ed Emilia) è indicata come “tempesta, timpèsta”, per cui “ha grandinato” si rende con “l’a timpèstè”.
1. Fisica e microfisica della grandine
La grandine nasce nella regione a fase mista dei cumulonembi (Cb), ove coesistono ghiaccio, acqua sopraffusa e vapore. Un graupel trasportato dall’updraft cresce per accrezione (riming), incorporando gocce sopraffuse che congelano al contatto. Il tasso di accrescimento della massa può essere espresso in forma semplificata dall’equazione:
dm/dt ≈ E · (πD²/4) · LWC · V_rel
dove E è l’efficienza di raccolta, D il diametro, LWC il contenuto di acqua liquida sopraffusa e V_rel la velocità relativa. Con basso LWC e temperature molto negative la crescita è molto rapida e genera strati opachi poiché ingloba molte bolle d’aria; con LWC elevato e temperature prossime a 0 °C è “bagnata” e produce strati trasparenti. La zona di crescita è in genere collocata nella regione del Cb compresa fra le isoterme di -10 e -30 °C.
Figura 1 – Formazione della grandine
2. La ricetta della grandine: CAPE, CIN, wind shear verticale e condizioni del PBL
La galleggiabilità positiva di una particella d’aria è quella condizione in cui la particella, sollevata a un determinato livello dell’atmosfera, risulta meno densa — e quindi più calda, a parità di pressione — dell’aria ambiente circostante. In questa condizione la particella subisce una forza netta rivolta verso l’alto (la spinta di Archimede supera il peso) e tende ad accelerare in salita, alimentando le correnti ascensionali (updraft) dei sistemi convettivi. La genesi di nubi convettive ad elevato sviluppo verticale (deep convection) è strettamente legata a quattro variabili fondamentali e cioè CAPE (Convective Available Potential Energy alias Energia convettiva disponibile espressa in J/kg), CIN (Convective Inhibition alias Energia che inibisce la convezione espressa in J/kg), il VWS (Vertical Wind Shear che è una differenza vettoriale del vento tra due quote espressa in m s-1) e infine l’alimentazione termo-igrometrica, frutto di uno strato limite planetario (PBL) caldo – umido.
La CAPE quantifica la galleggiabilità positiva integrata verticalmente e rappresenta l’energia disponibile per lo sviluppo delle correnti ascensionali convettive. La CIN esprime invece l’energia che ostacola il sollevamento dell’aria prossima al suolo, agendo come un “coperchio” che può impedire l’innesco dei temporali anche in presenza di elevati valori di CAPE. Infine il VWS esprime la variazione della velocità e/o della direzione del vento con la quota e influenza in modo decisivo sia l’organizzazione delle strutture convettive sia la persistenza e l’intensità delle correnti ascensionali. Di norma si ragiona di VWS riferito alla differenza vettoriale fra il vento al suolo e il vento a 6 km di quota, indicato come deep layer shear (0-6 km).
Un ulteriore ingrediente favorevole allo sviluppo di temporali intensi è la presenza di uno strato limite planetario (Planetary Boundary Layer – PBL) caldo e molto umido: infatti un elevato contenuto di umidità nei bassi strati abbassa il livello di condensazione per sollevamento (LCL), favorisce basi nuvolose relativamente basse e alimenta con grandi quantità di vapore acqueo le correnti ascensionali. Il conseguente rilascio di calore latente aumenta la galleggiabilità dell’updraft e incrementa la disponibilità di acqua liquida e sopraffusa, elemento essenziale per la crescita dei chicchi di grandine. Non a caso, nei radiosondaggi pre-temporaleschi più favorevoli a temporali violenti si osservano spesso temperature elevate nei bassi strati, temperature del punto di rugiada di 20-25 °C o superiori e LCL bassi (spesso inferiori a 1000 m).
3. La ricetta della grandine: altri fattori collegati al fenomeno
Da rilevare inoltre che di recente si è evidenziata l’associazione fra grandinate intense e:
– fenomeni di superamento convettivo della sommità delle nubi (overshooting tops, OT) segnalato dalla comparsa di una protuberanza a forma di cupola sopra l’incudine di un cumulonembo (AMS glossary – https://glossary.ametsoc.org/wiki/overshooting-top/). Tale fenomeno può essere facilmente osservato dai satelliti geostazionari ed è indice di forti correnti ascensionali convettive in grado di produrre grandinate intense (Punge et al., 2017).
– elevata attività elettrica atmosferica (lampi e fulmini). Ciò in quanto il processo che porta una nube ad accumulare cariche elettriche in determinate regioni pare coinvolgere i graupel. Nello specifico quando una piccola particella di ghiaccio in salita nel cumulonembo collide con un graupel, più grande e meno mobile, acquisirà una carica positiva che verrà trasportata verso l’alto mentre il graupel acquisirà carica negativa che si manterrà nelle vicinanze della zona di collisione. A supporto di tale teoria vi è l’evidenza per cui il numero dei fulmini prodotti da un cumulonembo cresce all’aumentare della quantità di ghiaccio in esso presente, con frequenza massima dei fulmini raggiunta in coincidenza con un valore critico della frazione di ghiaccio nelle nuvole associato a cumulonembi particolarmente sviluppati e dunque con sommità molto alta e elevato spessore ottico (nubi compatte e oscure). Oltre tale valore critico, la frequenza dei fulmini diminuisce all’aumentare della frazione di ghiaccio, fino ai valori nulli caratteristici dei cirri, nubi alte e composte esclusivamente di ghiaccio ma non in grado di produrre fulmini (Han et al., 2021).
Si tratta di ipotesi interessanti ma per la cui conferma occorrerebbe disporre di reti di monitoraggio della grandine distribuite omogeneamente sul territorio, che oggi sono per lo più inesistenti.
Figura 2. Evidenze osservative della grandinata eccezionale del 24 luglio 2023 nel Nord-Est italiano: impronta su hailpad, traccia della grandinata osservata da Sentinel-2, chicco record europeo di 19 cm a Tiezzo di Azzano Decimo e danni a pannelli fotovoltaici. Adattato da De Martin et al. (2025), Fig. 5, licenza CC BY. Fotografia del chicco record: Marilena Tonin.
(a) impronta della grandine su hailpad a Mortegliano;(b) immagine Sentinel-2 della hail swath;(c) fotografia reale del chicco record di 19 cm, foto di Marilena Tonin;(d) danni reali a pannelli fotovoltaici;(e) distribuzione delle segnalazioni e dimensione dei chicchi.
Bibliografia
De Martin, F., Manzato, A., Carlon, N., Setvák, M., & Miglietta, M. M. (2025). Dynamic and statistical analysis of giant hail environments in northeast Italy. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 151(769), e4945. https://doi.org/10.1002/qj.4945
Han, Y., Luo, H., Wu, Y. et al. 2021. Cloud ice fraction governs lightning rate at a global scale. Commun Earth Environ 2, 157.
Punge H.J., Bedka K.M., Kunz M., Reinbold A., 2017. Hail frequency estimation across Europe based on a combination of overshooting top detections and the ERA-INTERIM reanalysis, Atmospheric Research 198 (2017) 34–43
