(Sezione 2.4.3)
In un ambiente stabile, i venti forti che soffiano perpendicolarmente a una barriera (come una montagna) sono costretti a salire sul lato sottovento e a scendere lungo i pendii sottovento. La corrente d’aria disturbata inizia ad oscillare in una serie di onde mentre si muove a valle, generando onde di montagna.
Se le onde rimangono essenzialmente stazionarie mentre l’aria si muove attraverso di esse, si parla di onde stazionarie non turbolente o onde stazionarie (e anche di onde lee intrappolate). Quando l’aria è sufficientemente umida, le nuvole orografiche possono apparire nell’aria ascendente alle creste dell’onda (Figura 5). Si formano più spesso sopra o sottovento alle catene montuose, e rimangono stazionarie, di solito per alcune ore (raramente per più di un giorno).
Ad un osservatore a terra, queste nuvole si muovono molto lentamente, se non del tutto, anche se il vento a livello delle nuvole può essere forte. In certi casi, la velocità del vento è rivelata da segni nella nuvola, per esempio, da elementi separati che si muovono da un’estremità della nuvola all’altra. Queste nuvole a forma di lenticchie prodotte dalle onde di montagna sono un’indicazione di venti forti nei livelli medi stabili dell’atmosfera. Non producono precipitazioni.
Figura 5. Onde di montagna
A volte, queste onde si propagano per lunghe distanze in “treni di onde lee”, così gli effetti possono essere sentiti anche a grande distanza. Si possono vedere orientate in lunghe bande parallele alla catena montuosa, a intervalli regolari di diversi chilometri (figura 6).
Sulle immagini satellitari, formano un modello di linea di flusso.
Figura 6. Immagine satellitare di treni di onde lee (A = allineamento del campo; B= direzione del vento)
Le nuvole di onde possono anche apparire a diversi livelli contemporaneamente. Spesso, una o un mucchio di diverse nubi lenticolari di forma orografica appaiono sopra la collina o la montagna, a volte leggermente sopravento o sottovento. L’influenza orografica sul flusso d’aria può essere significativa a livelli molte volte superiori a quelli dei picchi o delle creste, raggiungendo persino la stratosfera (Figura 7).
Figura 7. Onde lee intrappolate
In ampie creste di montagna quando c’è un’alta stabilità atmosferica attraverso una profondità dell’atmosfera e un marcato taglio del vento sopra la cima della montagna, si possono verificare onde che si propagano verticalmente dove l’energia si propaga verso l’alto. Queste sono chiamate onde lee non intrappolate e la nube cirriforme formata a causa dell’influenza orografica (Figura 8) è indicativa della turbolenza vicino alla cima della troposfera. A volte, le cime delle onde possono estendersi oltre l’alto livello nella stratosfera.
Figura 8. Onda che si propaga verticalmente
Dove c’è un chiaro spazio (foehn gap) tra la collina e la nuvola, la turbolenza è probabile che sia grave. Dove non c’è uno spazio chiaro tra la collina e la nuvola, allora qualsiasi turbolenza è probabile che sia debole.
Anche se l’evidenza delle nuvole diventa una firma del movimento dell’aria e della turbolenza, questa a volte si verifica senza indicatori visivi. La turbolenza dell’aria chiara si verifica spesso vicino alla tropopausa a causa delle onde che si propagano verticalmente in condizioni di siccità.
In certi momenti, l’ampiezza delle onde di montagna può raggiungere valori elevati, e l’energia dell’onda si propaga verso il basso immediatamente sopravento alla cresta, producendo eventi meteorologici significativi come onde di rottura, turbolenze forti o estreme, rotori, e tempeste di vento dannose verso il basso sul lato sottovento di una barriera di montagna.
Sotto la nube d’onda sottovento, negli strati inferiori, si può formare un grande vortice con assi orizzontali (Figura 9). Se l’aria ascendente di questo grande eddy stazionario si raffredda abbastanza, una barra di nubi chiamata “nube a rotore” (nube a rullo) può apparire nella parte superiore. Le nuvole a rotore o a rotolo sono indicative di un’area di forte turbolenza sulla superficie terrestre o vicino ad essa, con venti superficiali di direzione e/o velocità molto variabili, che rappresentano un pericolo per l’aviazione.
Figura 9. Nube del rotore
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