Ricerca innovativa fa luce sulla formazione della nebbia nelle valli montane

Tra le miriadi di meraviglie meteorologiche nel mondo, la nebbia si distingue come forse la più sfuggente, manifestandosi e dissolvendosi vicino al suolo a causa delle fluttuazioni di temperatura e dell’umidità dell’aria che interagiscono con il terreno sottostante. Nonostante rappresenti una minaccia significativa per la sicurezza dei trasporti, i meteorologi devono ancora svelare gli intricati dettagli della previsione della nebbia con la stessa precisione raggiunta per altri parametri. 

La complessità dei processi fisici che portano alla formazione della nebbia è profonda, come sottolineato da Zhaoxia Pu, professore di scienze atmosferiche presso l’Università dello Utah. In un recente articolo pubblicato dall’American Meteorological Society, Pu e i suoi colleghi hanno condiviso i risultati del progetto Cold Fog Amongst Complex Terrain (CFACT), concepito per indagare il ciclo di vita della nebbia fredda nelle valli montane. Hanno collaborato al progetto vari membri del Dipartimento di Scienze Atmosferiche dell’Università dello Utah, 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 il dottor Ismail Gultepe dell’Ontario Tech University, in Canada.

A causa del suo impatto sulla visibilità, la nebbia rappresenta un serio pericolo per i viaggiatori. Ad esempio, si posiziona come la seconda causa principale di incidenti aerei dopo i forti venti. 

Migliorare la previsione della nebbia migliorerebbe significativamente la sicurezza dei viaggi

Attualmente, la maggior parte delle previsioni si basa su un modello computerizzato noto come Numerical Weather Prediction (NWP), che elabora estese osservazioni meteorologiche utilizzando modelli informatici per generare previsioni su precipitazioni, temperatura e vari altri elementi meteorologici. Tuttavia, l’attuale modello informatico fatica nella previsione della nebbia. Il team di Pu spera di apportare miglioramenti utilizzando la ricchezza di dati raccolti in sette settimane durante l’inverno del 2022 in diversi siti nella Heber Valley.

“La nebbia coinvolge molti processi fisici, richiedendo un modello informatico che possa rappresentare meglio tutti questi processi“, ha spiegato il ricercatore. “Poiché la nebbia consiste in nuvole vicino al suolo, richiede un modello ad alta risoluzione per risolverla. Pertanto, abbiamo bisogno di modelli a scala molto fine, che sono computazionalmente dispendiosi. I modelli attuali (relativamente più grossolani nella risoluzione) non riescono a risolvere i processi della nebbia, e dobbiamo migliorare i modelli per una previsione migliore.”

Posizionata a circa 50 miglia a sudest di Salt Lake City, la Heber Valley è incastonata dietro le Montagne Wasatch ed è incorniciata da due importanti bacini idrici sul fiume Provo. Questa valle panoramica rappresenta una tipica valle di montagna, circondata dal Monte Timpanogos e da altre vette maestose, 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 avvolta dalla nebbia più densa. 

La nebbia nella valle è un perfetto esempio di come topografia e processi atmosferici convergano per creare un fenomeno meteorologico distintivo. Con il sopraggiungere della notte, il terreno si raffredda mentre l’aria più densa e 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 discesa può avvicinarsi al punto di rugiada. Se c’è sufficiente umidità nell’aria, la nebbia inizia a formarsi, diventando più densa all’alba quando le temperature superficiali sono al minimo.

Per lo studio CFACT, il team ha stabilito due stazioni principali 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 1600 metri sopra il livello del mare, che sperimentano la nebbia più densa. Questi siti erano dotati di torri alte 30 metri che supportavano vari strumenti per catturare dati meteorologici legati a umidità, vento, visibilità, temperatura, profondità della neve e umidità del suolo. Le registrazioni sono state effettuate sia da piattaforme in loco che da piattaforme di telerilevamento. Inoltre, il team ha registrato un insieme minore di dati in nove siti satellitari.

Durante la campagna sul campo di sette settimane, nove Periodi di Osservazione Intensiva (IOP), ciascuno condotto su periodi di 24 ore, hanno prodotto un insieme di dati che includeva profili di radiosonde ad alta frequenza, profili di palloncini ancorati, profili termo dinamici 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 osservazioni preziose 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. Studi approfonditi sono in corso per una migliore comprensione su terreni complessi.

Lo studio è stato pubblicato il 15 novembre nel Bollettino della American Meteorological Society.