La nube temporalesca, conosciuta come cumulonembo, è certamente il fenomeno meteorologico che presenta i maggiori pericoli per il volo, non solo per gli aerei leggeri e/o non equipaggiati con determinati strumenti e impianti, ma anche per gli aerei pesanti e dotati delle più moderne apparecchiature.
Ne sono prova gli incidenti di cui sono stati vittime numerosi aerei di linea, fra i quali ricordiamo quelli occorsi a un Boeing 727 dell'Eastern Airlines in avvicinamento a New York, a un DC 9 della Southern Airlines in avvicinamento ad Atlanta, e a un Boeing 727 della Continental Airlines in decollo da Denver.
Tutti e tre gli incidenti ebbero luogo mentre sulle rispettive zone c'era intensa attività temporalesca in corso, e nonostante il fatto che tutti e tre gli aerei fossero dotati dei radar meteo più sofisticati.
Come avremo modo di dire più avanti, in un temporale si incontrano praticamente tutti i fenomeni che sono pericolosi per il volo:
dalla turbolenza alla grandine,
dalle formazioni di ghiaccio al wind shear,
dalle scariche elettriche alle violente precipitazioni.

Perchè un temporale si possa formare, è indispensabile la concomitanza di diversi fattori.
Innanzitutto l'aria deve essere instabile o condizionalmente instabile (ricordiamo che una massa d'aria è instabile quando il suo gradiente termico verticale è maggiore del gradiente adiabatico secco, pari a 1°C ogni 100 metri di quota, mentre è condizionalmente instabile quando il suo gradiente termico verticale è minore del gradiente adiabatico secco, ma è maggiore del gradiente adiabatico saturo, il cui valore è variabile in funzione della temperatura e dell'umidità).
In una massa d'aria instabile, quando una causa esterna qualunque innesca un moto ascensionale, esso continua autonomamente con velocità via via crescente fin quando perdurano le condizioni di instabilità, e può così dare origine a una nube a sviluppo verticale.
Per la formazione di un temporale è perciò necessaria una causa esterna che dia l'avvio al moto verticale dell'aria instabile.
Tale causa può essere il surriscaldamento di una porzione di terreno che innesca un moto convettivo;
oppure l'incontro di una brezza o di un vento con il pendio di un rilievo;
oppure l'incontro di due masse d'aria di temperatura diversa, durante il quale la più calda è costretta a sormontare la più fredda.
Inoltre l'aria deve essere sufficientemente umida per dar luogo alla nube cumuliforme.
Dal momento in cui inizia il moto ascensionale, l'aria si raffredda in ragione di 1°C ogni 100 metri di quota guadagnata.


Al raggiungimento della quota alla quale la temperatura dell'aria uguaglia il valore della temperatura di rugiada, comincia la condensazione dell'umidità e si forma perciò la base della nube.
Da questo momento il moto ascensionale prosegue ancor più vigoroso grazie all'energia termica fornita all'aria dall'umidità, che, cambiando stato, cede il suo calore latente di condensazione (589 chilocalorie per ogni chilogrammo di acqua che condensa alla temperatura di 15°C).
Il moto ascensionale si arresta solo alla quota alla quale l'aria diventa stabile.
La quota massima alla quale può arrivare una nube a sviluppo verticale è fissata dalla tropopausa, in coincidenza della quale il gradiente termico verticale si azzera e al di sopra del quale, perciò, l'aria è permanentemente stabile.

Durante la loro evoluzione, i temporali passano attraverso a tre successivi stadi, illustrati
dalla figura 1:lo stadio di formazione del cumulo;


dalla figura 2:lo stadio di maturazione;


dalla figura 3:lo stadio di dissolvimento.


Durante lo stadio di formazione del cumulo, la nube si gonfia e cresce verticalmente sotto l'azione della corrente ascensionale, la cui velocità può anche superare i 15 metri al secondo.
Inizialmente le gocce d'acqua sono molto piccole, ma la loro dimensione cresce per aggregazione man mano che cresce la nube.
Sotto l'azione combinata del loro peso che le trascina verso il basso, e della corrente ascendente che le riporta in alto, sia le gocce sia le particelle d'aria che le circondano, vanno soggette a numerosi sfregamenti reciproci, i quali ne provocano la ionizzazione;
in conseguenza cominciano le scariche elettriche, di cui sono visibili i lampi e udibili i tuoni.
L'aria ascendente può trascinare grosse gocce d'acqua al di sopra della quota dello zero termico, dove cominciano a formarsi i chicchi di grandine.
Quando diventano troppo pesanti le gocce (o i chicchi) cominciano a cadere.
La pioggia fredda trascina con se dell'aria, creando una corrente fredda discendente che coesiste con quella ascendente.
A questo punto, la cellula temporalesca ha raggiunto la maturazione e l'inizio delle precipitazioni ne è il segnale.
La presenza della pioggia fredda nella corrente discendente ne tiene bassa la temperatura, che altrimenti tenderebbe a salire per il riscaldamento adiabatico dovuto alla compressione durante la discesa, e pertanto la corrente discendente si mantiene a temperatura molto minore di quella dell'aria circostante, cosicchè la sua velocità discensionale aumenta e può arrivare a superare i 12 metri al secondo

Un segnale premonitore
Quando urta il suolo, questa violenta corrente discendente si espande lateralmente dando luogo alla cosiddetta prima raffica, che è un segnale premonitore della precipitazione che la segue dopo pochi minuti.
Il continuo afflusso di aria fredda dalla nube verso il suolo insieme alle precipitazioni da luogo alle forti discendenze e ai violenti venti a raffiche turbolente che accompagnano tradizionalmente i temporali.
Nel frattempo, la corrente ascensionale raggiunge il massimo della sua intensità, con velocità che possono superare i 30 metri al secondo.
Tutti i pericoli per il volo raggiungono la loro massima intensità durante lo stadio maturo della cellula.
Lo stadio di dissolvimento è caratterizzato da correnti discendenti che portano rapidamente la cellula a esaurimento.
Questo terzo stadio è da considerare ultimato, e con esso il temporale, quando le precipitazioni e la corrente discendente sono completamente cessate.
A questo punto, la nube che rimane non rappresenta più pericolo per il volo.
Durante lo stadio di dissolvimento, la sommità della nube assume spesso la caratteristica forma di incudine.
I temporali possono essere classificati in due grandi famiglie:
i temporali di massa d'aria, o di calore,
e i temporali di natura frontale.
I primi sono generati dal riscaldamento diurno della superficie del terreno o, in montagna, dall'incontro del vento con i pendii.
I temporali di calore si formano prevalentemente durante le ore pomeridiane, e la loro durata oscilla mediamente fra i venti minuti e l'ora e mezzo.
I secondi sono generati dall'innalzamento dell'aria più calda durante il movimento di un fronte.
Dato che si spostano col fronte che li genera, questi temporali possono durare anche diversi giorni, e, prima di esaurirsi, possono coprire distanze di migliaia di chilometri.
Quando un fronte si muove velocemente e le condizioni di umidità e instabilità dell'aria sono propizie, davanti al fronte si può formare una linea di temporali molto violenti, conosciuta col nome di linea di groppo (squall line).
Le linee di groppo sono particolarmente pericolose per il volo, perchè la loro grande estensione non ne consente l'aggiramento.

La violenza di un temporale può variare entro limiti molto ampi, e viene quantificata in base alla virulenza di alcuni dei fenomeni associati al temporale stesso.
Secondo il NSSFC (National Severe Storm Forecast Center), che è un centro meteorologico appositamente istituito negli Stati Uniti per prevedere la formazione dei temporali, viene classificato come estremamente violento ogni temporale accompagnato da venti al suolo di 50 nodi o piu, e/o da grandine con chicchi di 20 millimetri di diametro o più, e/o da tornado.
La violenza dei temporali è spesso legata a uno dei seguenti fattori:
- La natura della superficie e la conformazione geografica dell'area sulla quale si forma il temporale. Per esempio, i temporali delle zone molto umide sono generalmente meno violenti di quelli che riescono a formarsi sulle zone aride.
Un altro aspetto orografico importante è l'esistenza di grandi distese di terreno pianeggiante, come ad esempio la parte centrale degli Stati Uniti compresa fra i Monti Appalachiani e le Montagne Rocciose.
Su queste distese, in certe stagioni dell'anno, si vengono a formare vaste zone di depressione sovrastate da profonde saccature in quota.
Le zone depressionarie richiamano aria calda e umida dalle regioni costiere (il Golfo del Messico nel caso degli Stati Uniti), mentre le saccature in quota convogliano sopra di essa l'aria fredda e secca delle correnti a getto.
L'insieme di questi ingredienti innesca spesso temporali di estrema violenza.
- L'altezza della nube temporalesca.
Secondo uno studio condotto dal NSSFC, quando le nubi temporalesche non superano i 30.000 piedi, solo una su tre contiene fenomeni di estrema violenza, mentre la percentuale di massimo rischio sale al 60 per cento nelle nubi che raggiungono i 40.000 piedi, e supera l'80 per cento se le nubi raggiungono i 50.000 piedi.
Questa è la ragione principale per cui i temporali delle zone tropicali, dove la tropopausa raggiunge i 65.000 piedi, sono in genere più violenti di quelli che si formano a latitudini maggiori.
- La velocità di spostamento della nube temporalesca.
Quanto più velocemente si sposta il temporale, tanto maggiore è la sua violenza.
Cio è spiegato col fatto che, all'interno di un cumulonembo che trasla orizzontalmente, le correnti ascendenti e discendenti interferiscono fra di loro molto meno che non quando il temporale è stazionario e perciò la loro velocità verticale raggiunge valori elevatissimi.
Per questa ragione, i temporali di massa d'aria, che quasi sempre stazionano sulla stessa zona in cui si formano, sono generalmente meno violenti dei temporali associati alle attività frontali, i quali sono quasi sempre molto veloci.

Fenomeni pericolosi
Passiamo ora in breve rassegna i fenomeni pericolosi per il volo presentati dai temporali.
La turbolenza.
Quando un aereo incontra delle raffiche, siano esse orizzontali o verticali, la sua struttura va soggetta a sollecitazioni la cui intensità varia in modo direttamente proporzionale alla velocità di volo e alla velocità delle raffiche e in modo inversamente proporzionale al peso dell'aereo.
Se le sollecitazioni superano il fattore di carico massimo consentito, le strutture dell'aereo possono subire deformazioni permanenti anche gravissime;
se poi le sollecitazioni inducono fattori di carico maggiori del fattore di robustezza, la struttura dell'aereo può letteralmente andare a pezzi.
La velocità delle raffiche presenti nei temporali più violenti è tale da far superare il fattore di robustezza anche agli aerei più pesanti, pur se mantenuti alla velocità raccomandata per il volo in turbolenza.
Il superamento del fattore di carico limite è spesso involontariamente indotto dal pilota quando manovra bruscamente nel tentativo di mantenere una determinata quota e/o una determinata velocità.
Volando in forte turbolenza, è invece consigliabile limitarsi a mantenere l'assetto, accettando ogni variazione di quota e velocità, anche se molto pronunciata.
Fra i pericoli del temporale, la turbolenza è universalmente considerata il numero uno.

La grandine.
A volte può essere formata da chicchi dalle dimensioni di un uovo e può essere in grado di provocare danni gravi alle strutture di un aereo in volo.
La parte più vulnerabile alla grandine è il parabrezza, la cui rottura può avere conseguenze catastrofiche soprattutto per l'enorme aumento della resistenza provocato dall'aria che entra in cabina.
Va tenuto presente che la grandine, oltre che dentro e sotto la nube, può essere incontrata anche a notevole distanza dal temporale.
Le forti correnti ascensionali possono infatti catapultare la grandine al di sopra della sommità del cumulonembo e il vento la può portare a cadere fino a 20 miglia davanti alla nube temporalesca.