Scienza e tecnologia

Come funziona la pioggia? 6 curiosità da sapere

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La formazione della pioggia è un meccanismo complesso (e vitale) che trasforma l’invisibile vapore acqueo nell’aria in gocce che piombano al suolo. Come funziona precisamente? Che cosa accade nel passaggio da cielo a terra? Stanno davvero aumentando gli eventi estremi (per esempio si abbatte in un giorno la quantità di pioggia che cade in mesi?) Ecco una guida alla pioggia in 6 punti, tra principi fisici e curiosità.

1. Il vapore acqueo. L’ingrediente di base della ricetta della pioggia è il vapore acqueo in atmosfera. «Deve condensare, cioè passare allo stato liquido, e perché ciò accada si deve superare la quantità massima di umidità che può essere presente nell’aria», spiega Vincenzo Levizzani, autore di Il libro delle nuvole. Manuale pratico e teorico per leggere il cielo (Il Saggiatore). Ma per far partire il processo serve un secondo ingrediente: le minuscole particelle in sospensione nell’aria (gli aerosol), prodotte da fenomeni naturali o attività umane. «Queste particelle costituiscono i nuclei di condensazione, a cui il vapore acqueo si attacca formando così le goccioline che creano le nubi, con un diametro di 10 millesimi di millimetro. Un po’ crescono con la deposizione di altro vapore, ma il fenomeno che le fa diventare davvero grandi è la collisione tra loro, con cui si uniscono formando gocce di qualche millimetro. Quando la gravità vince la spinta delle correnti ascensionali, iniziano a cadere: non più gocce di nube, ma gocce di pioggia».

2. pioggia di casa nostra. Se fossimo ai Tropici, sulle nostre teste accadrebbe questo. Ma nelle nostre nubi le cose si complicano. «Da noi tutta la pioggia è passata in qualche modo da una fase ghiacciata. Anche in estate», spiega Levizzani. «Qui nelle nubi (del tutto o in parte ad altitudini a cui la temperatura è sottozero) ci possono essere goccioline d’acqua, ma soprattutto ci sono cristalli di ghiaccio: si formano sempre attorno a particelle (i nuclei di ghiacciamento) su cui il vapore acqueo si deposita e diventa ghiaccio. Poi i cristalli si scontrano e formano aggregati – i fiocchi di neve – che finiscono per cadere: scendendo la temperatura sale e quando arriva sopra gli 0 °C i fiocchi fondono e diventano pioggia. Succede lo stesso con altri ammassi ghiacciati che nascono nelle nubi, come la grandine».

3. Pulizia aerea. «La pioggia è un naturale spazzino dell’atmosfera», dice Levizzani, «perché nella caduta rimuove le particelle presenti in aria e in parte i gas».

In un esperimento, chimici del Massachusetts Institute of Technology hanno calcolato l’efficienza delle gocce nell’attrarre particelle come solfati, molecole organiche, particolato carbonioso: le gocce più piccole funzionano meglio. «Per esempio la pioggia ripulisce le città dalle polveri che stazionano su di esse. L’acqua piovana che arriva a terra non è pura, ma in realtà piuttosto sporca», sottolinea Levizzani. Va detto che – tra ciò che viene intrappolato nelle nubi come nuclei di condensazione o ghiacciamento e ciò che è raccolto nella caduta – con la pioggia scende di tutto». Janice Brahney della Utah State University ha per esempio trovato nella pioggia raccolta in parchi e aree selvagge degli Usa moltissime microplastiche (soprattutto microfibre da vestiti e materiali industriali), finite nell’aria dalle zone abitate. Altro esempio? «Con la pioggia cadono giù anche le polveri del Sahara trasportate dai venti, e ce ne accorgiamo da come si riducono le auto», scherza Levizzani.

4. Nuclei di ogni tipo. Torniamo ai nuclei su cui si formano goccioline o ghiaccio. Fondamentali, tanto che sparare nelle nubi sostanze che servano a tale scopo (come ioduro d’argento) è alla base delle tecniche che mirano a far piovere. «Possono essere le sostanze più diverse. Per fare da base alle gocce devono essere solubili in acqua: per esempio il sale marino che viene dalla superficie degli oceani è importantissimo, nel meccanismo delle precipitazioni», dice Levizzani. Si va dalle particelle prodotte nelle combustioni a quelle emesse dai vulcani. «I nuclei su cui si forma il ghiaccio possono essere anche argille dei suoli sollevate dal vento, cellulosa proveniente dal degrado dei vegetali nelle foreste, persino batteri». Alcuni microbi userebbero la pioggia proprio come strategia di dispersione. Gli effetti sono complessi. «Particelle piccole formano goccioline più piccole, che hanno bisogno di più tempo per ingrandirsi e diventare pioggia. E possono non riuscirci affatto». Un recente studio, guidato da Cynthia Twohy (North West Research Associates, Usa), avverte per esempio che gli incendi potrebbero far diminuire le piogge, esacerbando la siccità che li scatena.

5. La forma delle gocce. Non solo non ci sono più le mezze stagioni, ma anche le gocce di pioggia non sono quelle che ci aspettiamo: non a forma “classica” di lacrima. «Quelle molto piccole sono sferiche. Le più grandi invece assumono una forma schiacciata, deformate dall’aria. Le dimensioni? Gocce più grandi sono associate a grossi aggregati di ghiaccio, per esempio alla grandine che si forma nei temporali: se scendendo arriva a fondere, può generare pioggia violenta», dice l’esperto.

6. Siccità e alluvioni. Il riscaldamento globale sta influendo sulle piogge. Il principio fisico di base? «L’aumento della temperatura provoca un aumento dell’evaporazione dell’acqua dei mari e quindi della disponibilità di vapore acqueo in atmosfera, che essendo più calda può immagazzinarne di più (il 7% in più per ogni grado di aumento, ndr). La teoria ci dice questo. La conseguenza però non è un aumento generalizzato delle piogge, ma un cambio nel regime delle precipitazioni: nelle regioni umide piogge intense e alluvioni, nelle aree secche ancora più siccità», conclude Levizzani.

Per citare solo le ricerche più recenti, uno studio della Newcastle University (Uk) prevede che in Europa a fine secolo saranno 14 volte più frequenti i temporali intensi che si spostano molto lentamente. Significa che una zona potrebbe restare molto a lungo sotto una pioggia violenta, con rischio alluvioni. E uno studio tedesco ha rilevato negli ultimi 10 anni un aumento degli eventi “record” in quanto a pioggia caduta in un giorno.

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