Sub-seasonal predictability of winter tornado regimes in Europe captured through disruptions to the stratospheric polar vortex

L'Europa è spesso considerata un luogo dove il cielo è generalmente calmo, un netto contrasto con le violente esplosioni di tornado che dominano i titoli dei giornali nel Midwest americano. Eppure, il continente non è immune alle tempeste severe. Sebbene i meteorologi possano prevedere con affidabilità il tempo pericoloso con alcuni giorni di anticipo, guardare più avanti — nella finestra sub-stagionale di tre o quattro settimane — è rimasto un frustrante punto cieco. Questo vuoto lascia i pianificatori di emergenza e le comunità privi di avvisi precoci cruciali per eventi che potrebbero causare danni significativi. La sfida risiede nella natura caotica dell'atmosfera inferiore, dove i modelli meteorologici tendono a dissolversi e a diventare imprevedibili dopo circa una settimana. Per vedere più lontano, gli scienziati devono guardare più in alto, oltre il tempo che sentiamo, nella stratosfera, uno strato dell'atmosfera che cambia molto più lentamente e può influenzare l'aria sottostante.

Uno studio recente condotto da Matthieu Lacroix e colleghi dell'Università di Lione e dell'Università di Évora ha risolto un pezzo di questo enigma duraturo. I ricercatori hanno scoperto che il rischio di tornado in Europa durante i mesi invernali non è casuale, ma è invece legato a massicce perturbazioni del vortice polare stratosferico, un anello di venti forti che circonda il Polo Nord. Tuttavia, la storia non finisce qui. Lo studio rivela che una perturbazione nell'atmosfera superiore non crea automaticamente una minaccia di tornado al suolo. Al contrario, il risultato dipende interamente da un modello specifico, preesistente, di pressione dell'aria sull'Oceano Atlantico. Combinando questi due fattori, il team ha sviluppato un nuovo modo per prevedere finestre ad alto rischio per tempeste severe fino a un mese di anticipo, offrendo uno strumento che potrebbe cambiare fondamentalmente il modo in cui l'Europa si prepara al tempo invernale.

Per decenni, gli scienziati hanno saputo che la stratosfera può agire come un serbatoio di prevedibilità. Il vortice polare è una gigantesca colonna rotante di aria fredda che si posiziona sopra il Polo Nord durante l'inverno. Occasionalmente, questo vortice viene disturbato da un evento di riscaldamento improvviso della stratosfera, in cui la temperatura nell'atmosfera superiore aumenta di decine di gradi in pochi giorni, causando il rallentamento o persino l'inversione della direzione dei venti. Questi eventi sono ben documentati, e si è saputo da tempo che inviano un segnale verso il basso, spostando infine la corrente a getto — il fiume d'aria veloce che guida i sistemi meteorologici attraverso il continente — verso l'equatore. Questo spostamento porta spesso ondate di freddo e neve in Europa. Ma la domanda rimaneva: questo stesso spostamento crea anche le condizioni specifiche e pericolose necessarie per i tornado?

Per rispondere a questo, i ricercatori hanno dovuto prima risolvere un problema di misurazione. Negli Stati Uniti, gli scienziati utilizzano una formula per prevedere il rischio di tornado che moltiplica due ingredienti: l'energia termica nell'atmosfera e la variazione della velocità del vento con l'altezza. Se manca uno di questi due ingredienti, la formula dice che il tornado non si formerà. Questo funziona bene in America, dove le tempeste hanno spesso bisogno sia di calore intenso che di venti forti. Tuttavia, i tornado invernali europei sono diversi. Si verificano frequentemente in aria fredda dove c'è pochissima energia termica, ma i venti sono eccezionalmente forti e cambiano direzione bruscamente vicino al suolo. La formula americana, che si basa sul moltiplicare questi fattori, prevederebbe erroneamente un rischio zero per queste tempeste europee perché l'ingrediente del calore è mancante. Il team ha quindi creato un nuovo indice, l'Indice dell'Ambiente per i Tornado Europei. Inveve di moltiplicare gli ingredienti, li ha sommati. Questo semplice cambiamento ha permesso all'indice di riconoscere che i venti forti da soli, anche in aria fredda, possono creare un ambiente pericoloso per i tornado. Hanno addestrato questo nuovo strumento utilizzando decenni di rapporti sulle tempeste e dati atmosferici, dimostrando che poteva identificare accuratamente le condizioni specifiche che portano a fenomeni meteorologici severi in tutta Europa.

Con un modo affidabile per misurare il rischio, il team ha esaminato 50 eventi principali di riscaldamento stratosferico avvenuti tra il 1950 e il 2025. Hanno tracciato cosa è accaduto all'indice del rischio di tornado nelle settimane successive a questi eventi. I risultati sono stati sorprendenti. Quando hanno guardato tutti gli eventi insieme, il segnale era confuso e poco chiaro. A volte il rischio aumentava, a volte diminuiva, e spesso sembrava scomparire del tutto. Questa mancanza di un modello chiaro suggeriva che il segnale stratosferico fosse bloccato o alterato da qualcos'altro nell'atmosfera inferiore. I ricercatori si sono resi conto che l'atmosfera non reagisce a una singola spinta in modo uniforme; la reazione dipende dallo stato dell'atmosfera al momento in cui il segnale arriva.

La chiave per sbloccare il modello era il pattern dell'Atlantico Orientale (East Atlantic pattern), una disposizione su larga scala di alta e bassa pressione sull'oceano a ovest dell'Europa. I ricercatori hanno diviso i loro 50 eventi in due gruppi in base al fatto che questo pattern fosse in una fase "positiva" o "negativa" al momento in cui il segnale stratosferico raggiungeva il suolo. La differenza era drammatica. Quando la perturbazione stratosferica avveniva mentre il pattern dell'Atlantico Orientale era in una fase positiva, il rischio di ambienti severi per i tornado raddoppiava o addirittura triplicava in regioni specifiche. La corrente a getto spostata, combinata con l'aria calda e umida che fluiva verso nord dal Mediterraneo e dall'Atlantico subtropicale, creava una ricetta perfetta per le tempeste. Questa zona ad alto rischio si estendeva dal Portogallo e dalla Spagna attraverso la Francia meridionale fino all'Italia e ai Balcani.

Al contrario, quando lo stesso disturbo stratosferico avveniva durante una fase negativa del pattern dell'Atlantico Orientale, il rischio di tornado svaniva in quasi tutto il continente. In questo scenario, l'atmosfera era dominata da aria fredda e secca e da blocchi di alta pressione che impedivano all'aria calda e instabile di muoversi verso nord. Anche se la corrente a getto si spostava comunque verso sud, la mancanza di umidità e calore significava che le condizioni per le tempeste severe non potevano formarsi. Il segnale stratosferico era effettivamente neutralizzato dall'aria fredda e stabile sottostante. Questo risultato spiega perché i precedenti tentativi di prevedere questi eventi fossero falliti; senza conoscere lo stato del pattern dell'Atlantico Orientale, il segnale stratosferico è solo rumore.

Lo studio conclude che prevedere il tempo invernale severo in Europa richiede un approccio in due fasi. Primo, i meteorologi devono monitorare la stratosfera per segni di una perturbazione del vortice polare. Secondo, devono controllare la fase del pattern dell'Atlantico Orientale. Se una perturbazione avviene mentre il pattern dell'Atlantico Orientale è in una fase positiva, essa funge da potente allerta precoce che una finestra di alto rischio per tempeste severe si aprirà tre o quattro settimane dopo, particolarmente su Europa meridionale e occidentale. Questo non è una garanzia che un tornado colpirà un giorno specifico, ma identifica un periodo in cui gli ingredienti atmosferici sono allineati per rendere tali eventi molto più probabili. Integrando questa conoscenza, i previsori possono andare oltre l'attuale limite di una settimana e fornire alle comunità un avviso tanto necessario, permettendo una migliore preparazione e allocazione delle risorse prima che arrivino le tempeste.