Altezza dei cumulonembi in Pianura Padana: fin dove arrivano

Che altezza possono raggiungere le nubi, soprattutto sulle regioni del Nord Italia, afflitte durante il semestre estivo da temporali che possono essere davvero eccezionali, violentissimi? Abbiamo avuto la possibilità di raccogliere e di far certificare reperti di chicchi di grandine addirittura di 19 centimetri. Ma sono state tantissime le grandinate, soprattutto nel luglio 2023, che si sono verificate sulle regioni settentrionali. Tra le altre cose, anche alcuni tornado: in occasione di quell’evento si sono avute situazioni atmosferiche fuori dal comune. Ci siamo chiesti, e abbiamo cercato attraverso la bibliografia, qual è l’altezza massima che può essere raggiunta da un cumulonembo in Pianura Padana. Qui ne riportiamo le informazioni, con la citazione di fonti esclusivamente scientifiche.

Partiamo da un punto fermo. Non esiste un record ufficiale certificato, come invece accade per la grandine. L’ordine di grandezza, però, è abbastanza chiaro.

La risposta breve

Nel Nord Italia i cumulonembi ordinari arrivano a 10-14 chilometri. Le supercelle più violente spingono l’overshooting top a circa 15-18 chilometri. Quella fascia – 16-18 chilometri – è il massimo realistico per il corpo della nube a queste latitudini. I 21 chilometri che si leggono a volte in rete sono valori tropicali, non padani.

Perché non si va oltre

In estate la tropopausa sulla Pianura Padana sta in genere a 12-13 chilometri, con un intervallo tipico compreso fra 11 e 14. Il cumulonembo cresce fino lì e si schiaccia a incudine. Se l’updraft è fortissimo – anche 40-50 metri al secondo, in casi estremi oltre – per inerzia sfonda la tropopausa di 1-5 chilometri: è l’overshooting top, la cupola che spunta sopra l’incudine. A circa 45 gradi di latitudine nord la tropopausa è troppo bassa per replicare i 18-20 chilometri dei temporali equatoriali. Insomma, il tetto non lo decide la voglia della nube di salire, ma la struttura termica dell’atmosfera sopra di noi. Chi ha voglia di approfondire il tema trova un quadro più ampio in questa analisi sull’altezza dei cumulonembi estivi di supercella.

Casi documentati

Qualche riferimento concreto aiuta più di mille spiegazioni. L’8 luglio 2015, a Mira–Dolo in provincia di Venezia, il tornado EF4 viene seguito dal radar ARPAV: la sezione verticale mostra un updraft continuo da circa 1 a 15 chilometri, con livello di equilibrio a 13,3 chilometri e storm top oltre i 15 chilometri. Il 24 luglio 2023, ad Azzano Decimo in provincia di Pordenone, cade la grandine da 19 centimetri, record europeo: satellite NOAA e radar mostrano overshooting top multipli e un above-anvil cirrus plume, con un BWER molto profondo, segno di un updraft eccezionale. La quota precisa del top non è pubblicata in un paper, ma la cella è più potente di supercelle già misurate oltre i 15 chilometri.

Ancora. Il 6 luglio 2010, sulla costa adriatica settentrionale, Meteosat ed EUMETSAT documentano overshooting top persistenti e plume di ghiaccio sopra l’incudine. E la sintesi satellitare EUMETSAT sulle supercelle di Emilia e Prealpi registra temperature al top fra -73°C e -80°C, equivalenti a circa 15-17 chilometri. Un articolo di sintesi basato su EUMETSAT, ESSL e reanalisi ERA5 colloca il massimo delle supercelle sul bordo meridionale delle Alpi a 15-18 chilometri.

Una distinzione che cambia tutto

Non è tutta la stessa nube, e qui nascono gran parte degli equivoci. L’incudine, cioè il livello di equilibrio, sta a 12-14 chilometri e coincide con la tropopausa. L’overshooting top, il cumulonembo vero e proprio nella sua parte più alta, arriva a 15-18 chilometri nei casi estremi. L’above-anvil cirrus plume, l’AACP, è invece fatto di cristalli di ghiaccio iniettati nella bassa stratosfera fino a circa 16-20 chilometri: un pennacchio sottile, non la torre temporalesca.

Se la domanda è quanto è alta la nube del temporale, la risposta onesta suona così: il record osservato col radar è oltre 15 chilometri, il tetto fisico dei casi più estremi nel Nord Italia è intorno a 16-18 chilometri. L’hotspot è il bordo prealpino dal Piemonte al Friuli, con la Pianura Padana che funziona da serbatoio di calore e umidità e le Alpi da innesco. È lì che nascono le supercelle da grandine gigante e i tornado, e quindi i cumulonembi più alti d’Italia.

Analisi dell’overshooting top

L’overshooting top – in letteratura anche penetrating top è la cupola che spunta sopra l’incudine di un cumulonembo ed entra nella bassa stratosfera. Non è un dettaglio estetico: è la firma visibile di un updraft che ha abbastanza inerzia da superare il livello di equilibrio, di solito coincidente con la tropopausa.

La fisica, in poche righe

Schema verticale di un temporale maturo. La base del cumulonembo sta a 1-2 chilometri, dove agisce il sollevamento e si colloca l’LCL. Fra 4 e 10 chilometri si distende la zona di grandine e di carica elettrica, con updraft e graupel. A 12-14 chilometri troviamo il livello di equilibrio e l’incudine: la particella d’aria non è più galleggiante e si spande in orizzontale. Sopra, fra 13 e 18 chilometri, ecco l’overshooting top, dove il parcel sale per inerzia fino al maximum parcel level. Più in alto ancora, fino a circa 16-20 chilometri, l’AACP, ghiaccio iniettato in stratosfera dal gravity-wave breaking.

Il parcel convettivo è più caldo dell’ambiente fino al livello di equilibrio. Oltre, diventa più freddo dell’aria circostante – la stratosfera è stabile e quindi dovrebbe fermarsi. Ma se l’updraft viaggia a 30-50 metri al secondo, fino a 70-80 nelle supercelle estreme come quella di Mira del 2015, l’inerzia lo porta comunque 1-5 chilometri più in alto. Poi collassa: un moto da oscillatore smorzato, né più né meno.

Le conseguenze sono tre. L’overshooting top è più freddo dell’incudine, per raffreddamento adiabatico oltre il livello di equilibrio, e nell’infrarosso appare come un pixel molto scuro. Funziona da ostacolo al flusso stratosferico, generando onde di gravità, scia turbolenta e a volte jumping cirrus. E se il flusso sopra la cupola è forte, con wave breaking, si forma l’AACP: un pennacchio di ghiaccio più alto e spesso più caldo dell’incudine, perché mescola aria stratosferica.

Durata e intensità

Questa è la discriminante operativa, quella che interessa a chi lavora sul nowcasting. Un overshooting top impulsivo, che dura 2-5 minuti e si ripete ciclicamente, indica un temporale pulsante con updraft intermittente: può grandinare, ma non siamo al massimo. Un overshooting top persistente oltre i 10 minuti segnala invece un updraft continuo e profondo, ed è il classico marchio del temporale severo. Se poi la cupola resta accesa e mostra rotazione, la probabilità di supercella si alza parecchio.

C’è anche il caso opposto, meno intuitivo. Il collasso improvviso del top durante un tornado, anche di migliaia di piedi, indica che l’updraft viene mangiato dal mesociclone o dall’RFD. Segnale noto nella letteratura NWS, molto meno documentato in Italia. Le dimensioni tipiche della cupola? Diametro fra 5 e 15 chilometri, sporgenza di 0,5-3 chilometri sopra l’incudine nei casi comuni, 3-5 chilometri e oltre nei più estremi.

Come si riconosce dal satellite

Lo strumento principe resta il satellite. Meteosat SEVIRI e MTG, canale infrarosso a 10.8 micrometri, prodotto sandwich che combina HRV e IR. Il criterio Bedka, il più usato in Europa, dice che un pixel è overshooting top se risulta almeno 6,5 kelvin più freddo della temperatura di brillanza media dell’incudine circostante.

Ci sono poi altri indizi. Un gradiente infrarosso ripidissimo attorno a un minimo puntiforme. La texture a cavolfiore nel visibile ad alta risoluzione. Il cold-U o enhanced-V, cioè un minimo freddo a forma di U o di V con una scia calda sottovento, dove l’aria stratosferica scende e si riscalda. E l’AACP, pennacchio allungato sottovento, spesso più caldo dell’incudine, con ombra visibile sull’anvil.

Le temperature al top nelle supercelle italiane più violente scendono fra -73°C e -80°C. Attenzione, però: non si traducono in quota con una formula unica. L’overshooting top è più freddo dell’ambiente a quella quota, quindi una conversione diretta da temperatura ad altezza sottostima o sovrastima a seconda del profilo. Serve il radiosondaggio del giorno, punto.

Il radar e l’occhio da terra

Il radar aggiunge pezzi importanti al puzzle. L’echo top, con soglia a 18 o 20 dBZ, va confrontato con la tropopausa. La colonna di alta riflettività, fra 50 e 60 dBZ, arriva a 8-10 chilometri. E poi c’è il BWER, la Bounded Weak Echo Region: un buco di bassa riflettività dentro l’updraft, segno che la corrente è troppo forte perché le idrometeore riescano a crescere e a farsi vedere. BWER profondo significa overshooting top alto.

Il limite lo conoscono bene gli operativi: i radar in banda C italiani perdono quota con la distanza, e a 150-200 chilometri l’echo top diventa incerto. Per i top veri servono i satelliti oppure un radar vicino, come Fossalon, Monte Grande, Bric della Croce, Gattatico.

Da terra la firma è la cupola a cavolfiore che spunta dall’incudine liscia. Da un aereo in crociera, a 10-12 chilometri, la si vede letteralmente sopra il livello di volo. Per l’aviazione è un pericolo serio: turbolenza estrema, icing, alto contenuto di ghiaccio. Chi vuole imparare a leggere il cielo prima ancora di aprire un radar può ripassare i segnali che anticipano un temporale e il significato delle nubi di tempesta all’orizzonte.

Che rapporto c’è col tempo severo

Lo studio di Bedka e colleghi su MSG-SEVIRI in Europa fornisce numeri chiari. L’overshooting top viene rilevato nel 53% degli eventi con grandine grande e nel 52% di quelli con vento forte, mentre scende al 14% nei tornado: relazione debole, perché molti tornado deboli si formano senza cupola persistente. L’ESSL indica un overshooting top in circa il 60% dei temporali con vento, grandine o tornado.

L’AACP è ancora più selettivo. Negli Stati Uniti il 73% dei report classificati significantly severe è associato a storm con plume, e il pennacchio compare in media 31 minuti prima del warning. In Italia l’AACP è il segnale delle supercelle da grandine gigante: Friuli 2021 e 2023 lo dimostrano.

La fisica del nesso, in fondo, è semplice. Un updraft che arriva in stratosfera garantisce al graupel un tempo di residenza enorme, e quindi grandine grande. Overshooting più shear producono un mesociclone profondo. Il collasso della cupola genera un’impulsione di downdraft, cioè downburst, il meccanismo è lo stesso che spiega certi crolli termici estivi improvvisi. Ma va detto con chiarezza: l’overshooting top non implica tornado. Implica updraft violento. In Pianura Padana il prodotto dominante è la grandine, non il vortice.

Tre cose diverse, spesso confuse

L’overshooting top è la cupola fredda, larga 5-15 chilometri, che dura minuti. L’AACP è il pennacchio di cirri sopra l’incudine, allungato sottovento, e può durare ore. L’enhanced-V o cold-U è invece un pattern infrarosso dell’incudine, con minimo a V e scia calda. La V-shape di luglio 2026 sul Veneto, ripresa da Sentinel-2, non è l’overshooting top: è l’incudine spaccata dal flusso in quota attorno a un updraft che ha un overshooting top. Indicatore di severità, certo, ma a scala più grande.

L’ambiente del Nord Italia

La tropopausa estiva relativamente bassa, 12-13 chilometri, fa sì che anche un overshooting modesto in chilometri sia già stratosferico. Il CAPE nelle giornate da supercella oscilla fra 1500 e 3500 joule per chilogrammo. Lo shear fra 0 e 6 chilometri raggiunge spesso 20-30 metri al secondo sul bordo prealpino. Aggiungiamo l’innesco orografico e il serbatoio padano, e il quadro è completo.

L’hotspot va da Piemonte a Friuli, fra Prealpi e pianura, con picco di intensità sulla pianura friulana e veneta – dove cade la grandine da record – e sulla porzione nordoccidentale della Valle Padana, dove la climatologia radar alpina individua gli storm più intensi. Non a caso ogni estate si ripropongono episodi come le recenti grandinate grosse con supercelle al Nord.

I casi di riferimento li abbiamo già incontrati. Il 6 luglio 2010 sulla costa adriatica settentrionale, con overshooting persistenti, AACP e cold-U, caso EUMETSAT-Putsay. L’8 luglio 2015 a Mira–Dolo, storm top oltre 15 chilometri, BWER, livello di equilibrio a 13,3 chilometri, tornado EF4. L’1 agosto 2021 ad Azzano Decimo, con overshooting e AACP e grandine da 10 centimetri. Il 24 luglio 2023, sempre ad Azzano Decimo, con overshooting multipli, AACP e un BWER più profondo di quello del 2021: 19 centimetri, record europeo.

Una nota sul 2021 merita spazio, perché ribalta un’intuizione comune. Manzato e colleghi osservano che la grandine cade poco prima che il satellite mostri overshooting e plume distinti. L’overshooting top visibile marca il picco dell’updraft, ma la grandine grande può uscire già nella fase di intensificazione. Per il nowcasting, quindi, non si aspetta la cupola da manuale.

Quote: cosa è documentato e cosa è stimato

L’echo top radar documentato supera i 15 chilometri, ed è il caso di Mira 2015. L’overshooting sopra la tropopausa vale 1-5 chilometri. Il corpo del cumulonembo nei casi estremi padani si colloca fra 15 e 18 chilometri. L’AACP e i jumping cirrus portano ghiaccio fino a circa 16-20 chilometri, ma lì non parliamo più di cumulonembo. I 21 chilometri che circolano su Wikipedia sono il massimo globale, roba tropicale. Al Nord Italia sono fuori scala.

Uso operativo di queste informazioni

Per un temporale padano la sequenza è collaudata. Nel nowcast fra 0 e 30 minuti si guarda il sandwich MTG o SEVIRI: overshooting top persistente più cold-U significa allerta grandine e vento. Se compare l’AACP si alza il livello, perché si entra nel territorio della supercella con grandine gigante possibile. Il radar serve poi a confermare BWER, mesociclone ed echo top rispetto alla tropopausa del radiosondaggio, che a queste latitudini viene da Milano Linate, Udine Rivolto e San Pietro Capofiume. Una penetrazione della tropopausa di almeno 1,5 chilometri è il vecchio criterio NWS per il severe thunderstorm, e resta un buon ordine di grandezza anche da noi. Infine, il collasso rapido del top: attenzione al downburst, non è affatto detto che il temporale stia morendo in senso innocuo.

I limiti esistono, e vanno conosciuti. Di notte sparisce la texture visibile. L’infrarosso da solo non isola l’updraft se attorno c’è outflow freddo. I radar italiani sottostimano i top lontani. Per i record di altezza servono satelliti e un radar vicino, non uno dei due strumenti preso singolarmente.

L’overshooting top, insomma, è l’updraft che ha sfondato il tetto. Al Nord Italia, quando resta acceso più di dieci minuti e soprattutto quando si accompagna all’AACP, è il miglior indicatore satellitare che quella cella può produrre grandine grande, downburst e, più raramente, tornado. Il tetto fisico della cupola è 15-18 chilometri. Oltre, si parla di plume stratosferico, non più di torre temporalesca.

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