Millibar e tornado

[MeteoFulvio]

Ciao a tutti, in questi giorni parlando con un pilota civile con base a Orio al Serio BG si ricordava la tromba d'aria che colpì la pedemontana bergamasca il 20 giugno 1996. effettivamente danni a tetti infrastrutture ammontarono a centinaia di milioni di lire, persino sulle piazzole di sosta 2 aerei B727 da 80 tonnellate cargo vennero spostati di decine di metri mentre un fokker 27 andò a sbattere contro l'apron zona dogana. La velocità del ventò toccò i 150km/h e la grandine raggiunse i 40cm in città e 20 in provincia tanto che ci vollero 2 giorni con mezzi sgombra neve per tornare alla normalità ma quello che voglio chiedervi è : quanto la pressione atmosferica dovrebbe scendere in pochi minuti se ci trovassimo in presenza di un tornado ? grazie per le eventuali risposte
ciao
Fulvio

[nuvolone]

Fulvio non credo che la caduta di pressione sia così lenta...non roba di minuti ma di secondi....
per rimanere in casa nostra cmq ti do un valore relativo al tornado di Venezia tristemente famoso del 1 settembre 1970 preso dalla rivista di meteorologia aereonautica...fotocopie preziose che conservo da anni...
"Il vortice si formò verso le 20.45 sui colli Euganei tra Teolo e Rovolon, probabilmente sottoforma di tromba d'aria e andando a zig-zag prima investì Albano e poi la periferia meridionale di Padova. Al suo arrivo il barografo dell'osservatorio dipendente dal magistrato delle acque di Venezia subì una improvvisa diminuzione, cioè da mm 758,2 passò a mm 755,5; quindi in circa 30 secondi subì un abbassamento di mm 2,7 . Poi lapressione salì immediatamente a mm 759,5. All'osservatorio si ebbe pure la caduta di un po di pioggia e grandine. La pioggia caduta misurata dagli strumenti fu di mm 5.4."
Come variazione non è granchè ma è raro che un tornado passi sopra un barometro....specie negli anni 70 poi...ci sarebbe poi da vedere l'inerzia dello strumento in questione e cosa in realtà gli è passato sopra , se proprio il tornado e in che stadio di sviluppo.

come puoi leggere sotto la variazione di pressione spesso può essere ben piu marcata a rapida...qui sotto siparla di 100 hpa in pochi secondi e variazioni così marcate sono responsabili dell' "esplosione " di edifici o ambienti chiusi al passaggio del tornado.


Dentro il Tornado!

[Fabri93]

Tanto di capello Nuvolone,bella spiegazione

[MeteoFulvio]

Grazie nuvolone per la celere ed esaustiva spiegazione, e con l'aiuto di un amico che non butta via mai niente siamo riusciti a recuperare un articoletto di quei giorni.
La pressione scese in pochi minuti da 740 mm a 736 mm cosa mai vista dal responsabile dell'osservatorio meteo (penso orio al serio ma ho dei dubbi in quanto parlano di mm ) la temperatura passò da 28°C con un altissimo tasso di umidità a 13°C normale con 20cm di grandine, pioggia caduta al suolo 34 mm . Adesso quando andremo a caccia dovremmo portarci un datalogger per il QNH .......
Grazie e Ciao

[Tornado1977]

Ancora certe "leggende" sono dure ad essere sradicate:


"...variazioni di pressione così marcate sono responsabili dell' "esplosione " di edifici o ambienti chiusi al passaggio del tornado."


Gli edifici non sono palloni aerostatici, ma corpi a basso coefficiente aerodinamico, in cui la turbolenza e l'azione diretta dei flussi creano condizioni d'instabilità, nei punti deboli e nelle interconnessione tra elementi (colonne, cordoli, murature, tegole, ecc.) con diverse caratteristiche meccaniche. Successivamente, s'instaurano altri punti deboli, come conseguenza del cambio di sollecitazione, diversa rispetto alle quali, le strutture sono state progettate e costruite, trascurando eventuali difetti di messa in opera dei materiali usati.

Infatti, studi condotti tra il 1973 e il 1993, da J.R.McDonald et alii (outbreak 3-4 Aprile 1974 e successivi episodi) hanno messo in evidenza, che il tetto della costruzione tende a sollevarsi (upward-acting), e come accennato in altri interventi sul forum, l'eliminazione di un vincolo statico e/o strutturale (il tetto appunto che funge da "cordolo"), comporta successivamente il ribaltamento dei muri perimetrali, per effetto di spinta attiva e/o passiva del vento sugli stessi. Le spinte sugli elementi strutturali, quali: tetto, pareti sono indotte dai flussi di aria, che devono circolare attorno agli ostacoli, inducendo sovrappressioni e punti di stagnazione per le pareti sopravvento (spinte attive), sottopressioni per quelle sottovento (leeward wall) e laterali (wall corner).

Finestre aperte (o rotte) sul lato sopravvento, incrementa le forze di spinta sulle falde del tetto (upward-acting) e su tramezzi e/o tamponature; al contrario aprire una finestra sottovento, mitiga tale effetto (outward-acting), a spese di una maggiore forza agente sulla parete sopravvento (windward wall), che cade all'interno dell'edificio. Inoltre, ci sono gli "effetti d'angolo", indotti dagli spigoli dei muri e del tetto, che si comportano come travi a sbalzo e la larghezza della falde e del relativo angolo rispetto all'orizzontale, per la portanza.

Quindi, nessuna "esplosione", indotta dal deficit di pressione tra il tornado e la pressione ambiente al sito (dovuta alla velocità di traslazione dell'imbuto e dalle modalità di "contatto" tra costruzione e masse d'aria vorticose), come è presente non correttamente, ancora in testi in circolazione (in biblioteca e/o sul web). La normale ventilazione degli edifici, anche chiusi, in quanto non ermetici, è spesso adeguata a mitigare questo secondario effetto, anche perchè in prossimità del suolo viene meno il bilancio ciclostrofico, che fornisce una stima di massima del deficit pressorio (immagine a destra, in allegato). A rinfonzo ci sono:


- la velocità dei venti dei tornado è spesso più bassa del grado, e quindi degli estremi di velocità, associata ad un grado EF (Fujita, 1975);

- la riduzione di pressione, registrata da barografi, è modesta nell'ordine di qualche decina di mb (Davies-Jones, 1974);

- per strutture ermetiche, quali: serbatoi, torri, ecc., non c'è un'evidenza che il cambio repentino di pressione generi "esplosioni" dei suddetti manufatti.


Mehta (1976) propose una classificazione delle strutture ed edifici, per avere una stima attendibile dei venti, svincolandosi dalla scala F, perchè troppo empirica. Propose, come:


- Buoni indicatori: edifici "free standing", clean structure: strutture in acciaio, connessioni in acciao (alte frequenze di vibrazione propria);

- Accettabili indicatori: framed structures: cemento, muratura, legno lamellare, cemento precompresso e/o prefabbricato, connessioni ingegnerizzate;

- Questionabili indicatori: residenze in legno, costruzioni rurali e "missili (basse frequenze di vibrazione proprie). Ad esempio, in Omaha, Ohio, USA, le case non sono ancorate alle fondazioni, e sono letteralmente spostate intere, da venti di bassa intensità; Analoga situazioni per costruzioni con vani garage orientati verso i venti tornadici, o per le coperture piane.

Una metodica questionabile ed errata di stima dei venti, è quella basata sui cosiddetti "Missiles", cioè detriti trasportati dai venti tornadici: quali rimorchi per fertilizzanti, scuola bus, serbatoi d'acqua e motrici di autocarri, tir, ecc. Stessa cosa per le torri di trasformazione e le linee elettriche, le quali non sono buoni indicatori. Queste tipologia d'oggetti hanno 6 gradi di libertà, con altrettante equazioni del trascinamento aereodinamico e di portanza. Si può calcolare un parametro di volo (Pd), che fornisce quale sia la suscettibilità di un oggetto ad essere trascinato dai flussi turbolenti (una delle formule proposte, la più semplice):

Pd=CdA/W

dove: Cd coefficiente di trascinamento aerodinamico, adimensionale;
A area esposta al vento, in piedi quadrati;
W peso dell'oggetto, in libbre;

Pd--->0 (oggetti con bassa probabilità di volo)
Pd >0 (oggetti a media-alta, probabilità di volo)

In linea di massima, è difficile associare quale parte del Tornado ha generato il danno: se il fronte d'urto avanzante, il lato o la parte posteriore dei flussi, che hanno velocità differenti. I dati ingegneristici accumulati nel corso degli anni hanno mostrato, con un buon livello di confidenza "(good" e "accetable"), che il limite di danno è verificato per venti più bassi di 200 mph (89 m/s), mentre valori eccedenti questa soglia sono alquanto "questionabili". Infatti, sono noti in letteratura, missili e/o disposizione di oggetti "irreali e/o incredibili", come il classico caso di un carovan parcheggiato sul tetto di una costruzione (Tornado 6 May, 1975), che potrebbero indurre a credere che la velocità dei venti sia di molto superiore. Quindi, dal suddetto parametro (Pd), è intuibile che camion, motrici, roulotte, case in legno, ecc. sono facilmente rimovibili, e rappresentano proprio gli oggetti che rimangono impressi nella memoria della gente e che condizionano(e sovrastimano) il grado EF, da associare all'evento.

In media, la velocità dei venti tangenziali intorno i 34 m/s (75 mph) è considera il limite inferiore per avere i primi danneggiamenti ai tetti (rimozione tegole) agli edifici, rottura vetri delle finestre, rimozione delle staccionate da recinti, rottura arbusti e rami, rotture di cartelloni pubblicitari ed insegne, come già visto in un altro intervento relativo ai vortici formati dai tralicci e cartelli pubblicitari.

In sintesi, i danni agli edifici, soprattutto nella fascia medio-bassa, sono utili per evidenziare la direzione del vento e la larghezza del path tornadico, ma non sono buoni indicatori della velocità dei venti, a causa delle molteplici e complesse variabili da modellare.

Se interessati, in un prossimo intervento tratteremo l'aerodinamica dei "missili".

Ci sarebbe ancora molto da approfondire. Comunque, spero di non avervi annoiato con queste nozioni e con l'occasione Auguri Buona Pasqua.

Saluti,
Diego

[nuvolone]

Tornado 1977 io mi baso su cosa ho letto in rete...
per fortuna non ho testato di persona se l'esplosione per caduta dipressione di edifici al passaggio del tornado sia un evento reale o no...
ti ringrazio per la spiegazione...
ma un mio amico era a Pisa al passaggio del tornado che passò sul duomo nel settembre 94 se ricordo bene...
lui era in un edificio, anche di recente costruzione, che fu interessato dal tornado, non troppo intenso cmq ma al suo passaggio vide i vetri gonfiarsi e sentì un onda d' urto sorda...si accorsero poi che tutto il muro, un pannello prefrabbricato,si era spostato verso l'esterno di un cm e il vento non aveva fatto danni rilevanti...in questo caso la caduta di pressione dentro il vortice c è stata...che poi lei non sia la sola responsabile della distruzione di edifici, quello è chiaro, come che i forti venti con effetto Bernoulli scoperchino il tetto o che aperture anche minime permettano a venti di quella forza di gonfiare letteralmente la casa.

[Tornado1977]

Salve,

per fortuna non ho testato di persona se l'esplosione per caduta di pressione di edifici al passaggio del tornado sia un evento reale o no...

certamente, ed è proprio questo il punto. Quando in siti web, sono presenti inesattezze su eventi vorticosi, quali:

- stima ad occhio delle distanze, senza effettuare triangolazioni o verifiche;
- stima dei danni basati sui “missiles”, cioè oggetti di vario genere compenetrati in altri materiali, priva di studi ingegneristici su materiali da costruzione e/o rilievi fotogrammetrici;
- associazione del grado EF, TORRO, FP, ecc. osservando solo i danni, interpretati in modo soggettivo, senza i parametri termodinamici al contorno;

Sarebbe bene segnalarle al webmaster, spiegando l’intervento della correzione. Questo contribuirebbe a ridurre molti paradossi, interpretazioni, “verità personali” senza verifica scientifica, ecc. aumentando le conoscenze in questo settore.

.. lui era in un edificio, anche di recente costruzione, che fu interessato dal tornado, non troppo intenso cmq ma al
suo passaggio vide i vetri gonfiarsi e sentì un onda d' urto sorda...si accorsero poi che tutto il muro, un pannello prefrabbricato,si era spostato verso l'esterno di un cm e il vento non aveva fatto danni rilevanti...in questo caso la caduta di pressione dentro il vortice c è stata...che poi lei non sia la sola responsabile della distruzione di edifici, quello è chiaro, come che i forti venti con effetto Bernoulli scoperchino il tetto o che aperture anche minime permettano a venti di quella forza di gonfiare letteralmente la casa.

Spesso osservatori occasionali narrano il fenomeno utilizzando terminologie non scientifiche, interpretate da ognuno in base alle proprie esperienze pregresse, generando ulteriore confusione e associazioni errate. Vediamo perchè.
Durante il passaggio di un Tornado è noto che ci sia deficit barico, ma non come lo stesso si distribuisca intorno alla costruzione ed interagisca con le caratteristiche meccaniche di quest'ultima, soprattutto in prossimità del suolo dove il bilancio ciclostrofico è violato ed è richiamata aria dall'intorno. Sul web sono presenti modelli semplici, lontani da quelli utilizzati in ambito accademico: il classico vortice di Rankine è un esempio lampante, ed è spesso chiamato in causa quando c'è da disquisire sul deficit di pressione, ma è anche il meno adatto, perchè i Tornado reali sono differenti da questa tipologia di vortice. Le WS sono strutture che maggiomente si avvicinano a Rankine.

Dai modelli e dagli studi fatti, si è ricavato che le variazioni di pressione (ΔP) sono più basse rispetto ai valori teorici e quindi parte degli effetti di danno, associati al deficit pressorio,sono spesso sovrastimati, incidendo per una bassa percentuale.Inoltre il ΔP è funzione della velocità di traslazione e dai venti di taglio.

Pertanto, la differenza di pressione tra tornado e ambiente interno, non è sufficiente a creare danni, anche preliminari, perchè i venti tangenziali danneggiano le strutture, prima che il deficit pressorio abbia possibilità di manifestarsi, per quanto blando.Quindi, muri e/o pannelli che si "gonfiano" possono essere spiegati semplicemente ammettendo che tale comportamento è indotto dalla pressione dinamica del vento (da non confondere con la spinta statica), che s'esercita su superfici esposte (e non), secondo diagrammi di distribuzione di carico non uniforme e differenziale (cioè variabili nello spazio e nel tempo). Questo genera spinte in punti diversi della parete, sviluppando momenti torsionali e/o flessionali, che "gonfiano" e "spostano" muretti, tramezzatura, pannelli prefrabbricati, ecc., compresi quelli sottovento o non direttamente interessati dalle raffiche, in quanto l'aria è un fluido e tali comportamenti sono conosciuti nella meccanica differenziale dei fluidi. Queste considerazioni erano già intuite alla fine degli anni '70, e sono state riprese e approfondite negli anni '90 (J.E.Minor, J.R. McDonalds). A sostegno, notare i valori in kPa nella tabella in allegato.

Quindi la distruzione degli edifici è legata all'impatto dinamico del tornado, mentre il contributo del deficit pressorio è minimo.

In allegato, è fornito un semplice computo d'applicare in condizioni esotermiche, partendo dalla legge di Boyle-Mariotte, che mostra i volumi d'aria interessati dai gradienti barici e come essi sono compensati all'atto pratico. E' un estratto di un manuale tecnico in uso.

Saluti
Diego

[nuvolone]

Grazie Diego per la spiegazione.
Un saluto, Bruno.