I superbolts, fulmini di estrema potenza, sono più probabili quando le zone di carica delle nuvole temporalesche si trovano vicino alla superficie terrestre o dell’acqua. Questa scoperta illumina il motivo per cui certe regioni sperimentano più superbolt e potrebbe aiutare a prevedere gli effetti del cambiamento climatico su questi fenomeni.
Quando la zona di carica di un temporale si trova vicino alla superficie terrestre, i risultanti “superbolts” possono essere 1.000 volte più forti dei fulmini normali. I superbolt sono più probabili quanto più vicina è la zona di carica elettrica di una nuvola temporalesca alla superficie della terra o dell’oceano, secondo un nuovo studio. Queste condizioni sono responsabili delle “hotspots” di superbolt sopra alcuni oceani e alte montagne.
I superbolt costituiscono meno dell’1% del totale dei fulmini, ma quando colpiscono, sferrano un colpo potente. Mentre il fulmine medio contiene circa 300 milioni di volt, i superbolt sono 1.000 volte più forti e possono causare gravi danni alle infrastrutture e alle navi, dicono gli autori.
Superbolts: un fenomeno magnifico
“I superbolt, anche se rappresentano solo una percentuale molto, molto piccola di tutti i fulmini, sono un fenomeno magnifico”, ha detto Avichay Efraim, fisico presso l’Università Ebraica di Gerusalemme e autore principale di questo studio.
Studi precedenti e nuove scoperte
Un rapporto del 2019 ha scoperto che i superbolt tendono a raggrupparsi sopra l’Oceano Atlantico Nord-Est, il Mar Mediterraneo e l’Altopiano in Perù e Bolivia, che è uno degli altipiani più alti della Terra. “Volevamo sapere cosa rende questi potenti superbolt più probabili da formarsi in alcuni luoghi rispetto ad altri”, ha detto Efraim.
Il nuovo studio fornisce la prima spiegazione per la formazione e la distribuzione dei superbolt su terra e mare in tutto il mondo. La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Journal of Geophysical Research: Atmospheres, rivista dell’AGU dedicata all’avanzamento della comprensione dell’atmosfera terrestre e della sua interazione con altri componenti del sistema terrestre.
Distribuzione globale dei superbolt
Le nuvole temporalesche raggiungono spesso un’altezza di 12 a 18 chilometri, coprendo un’ampia gamma di temperature. Ma affinché si formi un fulmine, una nuvola deve attraversare la linea dove la temperatura dell’aria raggiunge 0 gradi Celsius. Sopra la linea di congelamento, nelle parti superiori della nuvola, si verifica l’elettrificazione e si genera la “zona di carica” del fulmine. Efraim si chiedeva se i cambiamenti nell’altitudine della linea di congelamento, e di conseguenza l’altezza della zona di carica, potessero influenzare la capacità di un temporale di formare superbolt.
Analisi dei fattori chiave
Studi precedenti hanno esplorato se la forza del superbolt potesse essere influenzata da spruzzi di mare, emissioni di rotte di navigazione, salinità dell’oceano o persino polvere del deserto, ma quegli studi erano limitati a corpi regionali d’acqua e potevano spiegare al massimo solo una parte della distribuzione regionale dei superbolt. Una spiegazione globale degli hotspot di superbolt rimaneva elusiva.
La ricerca delle cause dei superbolt
Per determinare cosa causa il raggruppamento dei superbolt su certe aree, Efraim e i suoi coautori avevano bisogno di conoscere il tempo, la posizione e l’energia di selezionati fulmini, che hanno ottenuto da un insieme di rilevatori di onde radio. Hanno utilizzato questi dati sui fulmini per estrarre proprietà chiave dagli ambienti dei temporali, tra cui l’altezza della superficie terrestre e dell’acqua, l’altezza della zona di carica, le temperature della cima e della base della nuvola, e le concentrazioni di aerosol. Hanno poi cercato correlazioni tra ciascuno di questi fattori e la forza del superbolt, ricavando intuizioni su cosa causa fulmini più forti – e cosa no.
Risultati della ricerca
I ricercatori hanno scoperto che, contrariamente a studi precedenti, gli aerosol non avevano un effetto significativo sulla forza del superbolt. Invece, una distanza minore tra la zona di carica e la superficie terrestre o dell’acqua portava a fulmini significativamente più energizzati. I temporali vicini alla superficie permettono la formazione di fulmini ad alta energia perché, in generale, una distanza più corta significa meno resistenza elettrica e quindi una corrente più alta. E una corrente più alta significa fulmini più forti.
Le tre regioni che sperimentano più superbolt - l’Oceano Atlantico Nord-Est, il Mar Mediterraneo e l’Altopiano - hanno tutte una cosa in comune: brevi distanze tra le zone di carica dei fulmini e le superfici.
Implicazioni e ricerche future
Sapere che una breve distanza tra una superficie e la zona di carica di una nuvola porta a più superbolt aiuterà gli scienziati a determinare come i cambiamenti climatici potrebbero influenzare l’occorrenza dei fulmini superbolt in futuro. Temperature più calde potrebbero causare un aumento dei fulmini più deboli, ma più umidità nell’atmosfera potrebbe contrastare ciò, ha detto Efraim. Non c’è ancora una risposta definitiva.
Prossimi passi della ricerca
In futuro, il team prevede di esplorare altri fattori che potrebbero contribuire alla formazione dei superbolt, come il campo magnetico o i cambiamenti nel ciclo solare.
“C’è ancora molto da scoprire, ma quello che abbiamo scoperto qui è un grande pezzo del puzzle”, ha detto Efraim. “E non abbiamo ancora finito. C’è ancora molto da fare.”
Riferimento: ”A Possible Cause for Preference of Super Bolt Lightning Over the Mediterranean Sea and the Altiplano” di Avichay Efraim, Daniel Rosenfeld, Robert Holzworth e Joel A. Thornton, 19 settembre 2023, Journal of Geophysical Research Atmospheres.
DOI: 10.1029/2022JD038254
