Il tornado è costituito da un grande vortice d’aria in violenta rotazione in contatto con il terreno, che scende da un cumulonembo ed è quasi sempre osservabile come una nube a imbuto, chiamata anche proboscide. Nella maggior parte dei casi i tornado vengono preceduti dalla formazione, lungo la base scura dei Cumulonembi (che deve essere molto bassa), della cosiddetta “nube ad imbuto” che comincia ad attorcigliarsi su se stessa cominciando a scivolare verso il suolo. Ma erroneamente a quanto si pensa la “nube ad imbuto” non è il tornado, ma rappresenta solo una manifestazione che precede la sua formazione. Inoltre non tutti i tornado osservati nelle grandi pianure statunitensi sono stati preceduti dalla “nube ad imbuto”, in genere ciò capita quando nei bassi strati l’aria non è molto umida. In questi casi la tromba d’aria avrà vita breve e si estinguerà rapidamente. Il tornado una volta toccato il terreno di solito tende a crescere di volume spostandosi lungo una direttrice che sovente coincide con la traiettoria del sistema temporalesco che lo ha generato (secondo il dominio dei venti a 5000-6000 metri di quota). Bisogna sottolineare, a scalzo di equivoci, che il tornado è una nube a tutti gli effetti, costituita da piccolissime goccioline d’acqua. L’aria calda e umida viene risucchiata dalla parte inferiore del vortice. Dentro il tornado la pressione è molto bassa (si raggiungono valori barici da capogiro che danno ulteriore potenza al vortice), perciò l’aria appena entrata nell’imbuto si espande velocissimamente. Tale espansione provoca il rapido raffreddamento e la condensazione. Inoltre la condensazione libera del calore latente che contribuisce al mantenimento del vuoto all’interno della tromba d’aria che tiene in vita il gigantesco vortice.
A dimostrazione del fatto che i “Tornadoes” sono nubi coniche e non vanno confuse con le nubi di detriti, dette anche “debris cloud”, che si originano dopo che il tornado ha toccato terra, percorrendo diversi chilometri sulla terra ferma, dove risucchia ogni tipo di materiale, detriti e oggetto incontrato nel suo cammino. Attorno al vortice si osserva frequentemente una improvvisa intensificazione di campi di vento orizzontali, prodotta dalla profondissima bassa pressione che caratterizza il tornado. Riguardo la loro formazione possiamo dire che i tornado possono originarsi in qualsiasi tipo di sistema temporalesco, che sia una grande “Cella” isolata, una “Squall line” che si muove lungo il settore pre-frontale (da SO e S-SO nel nostro emisfero) davanti un fronte freddo, o una “Multicella”, o meglio, una ben più organizzata e potente “Supercella”, come quelle che periodicamente si formano sopra le grandi praterie statunitensi lungo la linea di demarcazione fra l’aria calda e umida sub-tropicale, che sale dal golfo del Messico, con quella più fredda e secca d’estrazione canadese, mentre in quota scorre il ramo principale della “Jet Stream“ con i relativi “Jet Streak“ (le aree di massime velocità della “corrente a getto“). Ma nella maggior parte dei casi i tornado più violenti e distruttivi si formano in ogni sistema temporalesco che presenta uno spiccato moto vorticoso al proprio interno, tale da originare degli “updraft roteanti”, che contraddistinguono la “Supercella”.
Questi potenti sistemi convettivi si possono formare solo in determinate situazioni sinottiche, in aree di forte instabilità atmosferica, con una forte convergenza fra venti di opposte direzioni nei bassi strati ed in presenza di un “Wind Shear verticale” considerevole, esacerbato dal transito nell’alta troposfera del ramo principale del “getto polare” o di un “Jet Streak” (massimi di velocità del “getto”) ad esso collegato. L’intenso “Shear” del vento (variazioni di velocità e direzione del vento man mano che si sale di quota) che all’interno dei cumulonembi temporaleschi si cominciano ad innescare i moti rotatori che fanno girare l’”Updraft”, trasformandolo successivamente in un “Mesociclone”, con velocità che possono superare i 260-280 km/h. Soprattutto in presenza, nell’alta troposfera, di “Jet Streaks” o “Drifts” (campi di vento molto forti in quota non associabili al “getto”), dentro i cumulonembi si cominciano a formare dei moti rotatori orizzontali che vengono poi assorbiti dalle forti correnti ascensionali (“Updraft”) che li generano. Tali rotazioni, pur venendo in parte assorbite dagli stessi moti convettivi che alimentano i cumulonembi, tendono a far roteare le correnti ascensionali, le quali tendono ulteriormente ad intensificarsi a seguito del passaggio in alta quota del “getto”.
Questo scorrendo ad altissima velocità in quota crea un vuoto d’aria, nell’alta troposfera, che viene progressivamente colmato dall’attivazione di intensi moti ascensionali che esacerbano l’attività convettiva e tendono a riempire il vuoto d’aria prodotto dal flusso stesso. A ciò bisogna aggiungere l’instaurazione di un forte “gradiente termico”, tra la massa d’aria fredda in arrivo e quella caldo umida preesistente al suolo in fase di sollevamento, e da notevolissimi divari igrometrici tra la massa d’aria fredda in entrata, decisamente più secca, e quella calda in sollevamento, molto più umida e con elevato grado di saturazione. Durante tale processo l’”updraft” normale si trasforma in un “Mesociclone”, alla cui base potrà comparire una minacciosa “Wall cloud” (nube a muro) dalla quale si possono sviluppare delle trombe d’aria o persino dei “tornadoes”, come quelli che si originano sopra le praterie statunitensi. Molte volte la “Wall cloud” viene preceduta da uno spettacolare invorticamento delle masse nuvolose scure, presenti alla base dei cumulonembi (evento molto comune nelle pianure degli USA centrali).
La formazione della “Wall cloud” evidenzia come gli intensi moti rotatori che caratterizzano la “Supercella” possono estendersi verso il basso, arrivando a contatto con il suolo in determinati casi, creando così le situazioni adatte per i tornado o fenomeni vorticosi altrettanto disastrosi. La comparsa di un tornado inizia con la formazione di un “funnel cloud” dalla base della nube a parete. I “funnel cloud” più grossi possono apparire come un cono diffuso che prende la forma di V e si invortica su se stesso procedendo verso la terra ferma. In questi casi l’eventuale contatto con il terreno potrà essere verificato con l’insorgenza della “debris cloud”, la nube di polvere e detriti, che ci indicherà che il cono ha toccato il suolo originando cosi il tornado. I tornado si possono formare con una certa frequenza, oltre che nelle pianure centrali degli USA, dove spesso diventano molto grossi e potenzialmente dannosi per il verificarsi delle condizioni appena elencate, anche sulla Pampa argentina, nell’Australia sud-orientale, lungo le coste giapponesi, nel sud della Cina e sulle coste dell’Africa occidentale, oltre che su buona parte dei bassopiani della Mitteleuropa e più raramente in estate nelle pianure sarmatiche o persino sui bassopiani siberiani. In Italia, per esempio, sono molto più diffusi i tornado e le trombe d’aria che vengono generati dalle forti turbolenze che insorgono all’interno delle “Shelf clouds”. Spesso tali moti vorticosi raggiungono il terreno grazie alla spinta di un poderoso “downdraft”, disomogeneo in tutta la “Shelf cloud “, che si accompagna alle precipitazioni. Altri moti vorticosi importanti, capaci di generare fenomeni tornadici sul nostro paese, si originano lungo la linea di separazione fra il “downdraft” e l’”updraft” del temporale. L’interazione fra le forti correnti ascensionali e quelle discendenti può innescare, lungo la linea di confine, dei grossi moti rotatori che possono rapidamente estendersi verso il basso, raggiungendo persino il terreno, con la conseguente formazione di una tromba d‘aria o di un piccolo tornado di durata limitata. Ciò può capitare in una “Multicella” come in una “Cellula temporalesca” singola.
