Gli indicatori di instabilità atmosferica consentono di quantificare quanto l’atmosfera è predisposta ad innescare dei fenomeni temporaleschi.
La presenza di indicatori favorevoli allo sviluppo di fenomeni temporaleschi, però, non è condizione sufficiente affinché essi avvengano. Infatti, se viene meno la spinta iniziale, di natura orografica, frontale o dovuta ad un forte flusso di aria calda ascensionale, nulla si sviluppa.
Pertanto gli indici hanno un ruolo più efficace se utilizzati insieme ad altre informazioni meteorologiche (ad es. convergenza a bassa quota, bulk shear, raffreddamento atmosferico ad altitudini più elevate, ecc.)
Esistono numerosi indicatori che descrivono lo stato di instabilità dell’atmosfera. Di seguito verranno descritti i principali.
CAPE
Il CAPE (Convective Available Potential Energy – Energia Potenziale Disponibile Convettiva) rappresenta l’energia potenziale dell’atmosfera ed è un indicatore dello sviluppo di nubi convettive e tempeste.
Il CAPE (espresso in Joule per chilogrammo di aria [J/kg]), quantifica l’energia totale di galleggiamento acquisita da una particella di aria (massa d’aria) durante la sua ascesa alla condizione in cui rimane più calda dell’ambiente che la circonda.
Viene calcolato utilizzando un diagramma termodinamico (Skew-T log P) tracciato attraverso i dati di temperatura dell’aria e la temperatura di rugiada (dew point) osservati ad un numero limitato di predefiniti livelli di pressione misurati impiegando un pallone meteorologico. Occorre considerare che il campionamento dei dati di temperatura e umidità a livelli di pressione arbitrari potrebbe non essere rappresentativo della situazione reale dell’area di rilevazione. Ad esempio, un forte accumulo di umidità al di sotto del primo livello di pressione arbitraria non verrebbe considerato dal campionamento e di conseguenza porterebbe ad una valorizzazione del CAPE non corretta.
Ad elevati valori di energia rilasciata durante la convezione corrisponde una maggiore probabilità che si sviluppino fenomeni temporaleschi. I valori tipici per questo indicatore (che comunque variano in base alla località e alla stagione) sono:
| CAPE [J/kg] | PROBABILITA’ ASSOCIATA ALLO SVILUPPO DI FENOMENI TEMPORALESCHI |
| < 500 | DECISAMENTE BASSA |
| 500 ÷ 1’000 | BASSA |
| 1’000 ÷ 2’000 | MODERATA |
| 2’000 ÷ 3’000 | ALTA |
| > 3’000 | ELEVATA |
Sebbene CAPE possa rappresentare l’indicatore preferito da molti, esso, utilizzato da solo, non porta sempre i migliori risultati.
CIN
Il CIN (Convective Inhibition) indica la quantità di energia di galleggiamento negativa disponibile per inibire o sopprimere l’accelerazione verticale verso l’alto.
CIN fondamentalmente è l’opposto di CAPE e rappresenta l’area di energia negativa (B-) sul diagramma SkewT in cui la temperatura della massa di aria è più fredda di quella dell’ambiente. Valori di CIN elevati possono bloccare o sopprimere lo sviluppo convettivo, nonostante valori CAPE elevati.
Quando il Cin è nullo, indica invece che gli strati prossimi al suolo non si oppongono alla formazione delle nubi temporalesche, purchè ci siano anche in questo caso le condizioni di instabilità.
| CIN [J/kg] | PROBABILITA’ ASSOCIATA ALLO SVILUPPO DI FENOMENI TEMPORALESCHI |
| > -100 | INIBIZIONE INTENSA |
| -51 ÷ -99 | INIBIZIONE FORTE |
| -21 ÷ -50 | INIBIZIONE MODERATA |
| 0 ÷ -20 | INIBIZIONE DEBOLE |
| > 0 | NESSUNA INIBIZIONE |
K INDEX
L’indice K, chiamato anche indice di Whiting, valuta l’instabilità di una massa d’aria sulla base dei dati termici e igrometrici nello strato della troposfera compreso tra 850 hPa e 500 hPa (fascia medio-bassa).
Il calcolo viene effettuato utilizzando la seguente formula:
K INDEX = (T850 – T500) + Td850 – (T700 – Td700)
Dove:
T: rappresenta la temperatura misurata al livello di pressione indicata in pedice.
Td: rappresenta la temperatura di dew point misurata al livello di pressione indicata in pedice.
I valori tipici di questo indicatori sono:
| K INDEX [°C] | PROBABILITA’ ASSOCIATA ALLO SVILUPPO DI FENOMENI TEMPORALESCHI |
| < 20 | DECISAMENTE BASSA |
| 20 ÷ 25 | ISOLATI TEMPORALI |
| 26 ÷ 30 | TEMPORALI AMPIAMENTE DIFFUSI |
| 31 ÷ 35 | TEMPORALI SPARSI |
| > 35 | NUMEROSI TEMPORALI |
TOTAL TOTALS INDEX
Il Total Total Index viene calcolato mediante la seguente formula:
TT = (T850 – T500) + (Td850 – T500) = T850 + Td850 – 2(T500)
Dove:
T: rappresenta la temperatura misurata al livello di pressione indicata in pendice.
Td: rappresenta la temperatura di dew point misurata al livello di pressione indicata in pedice.
Il termine (T850 – T500) è il totale verticale ed indentifica la stabilità statica tra 850 e 500 hPa.
Il termine (Td850 – T500) è invece il totale incrociato e rappresenta una misura del contenuto di umidità tra 850 hPa e 500 hPa.
I valori tipici di questo indicatori sono:
| TT INDEX [°C] | PROBABILITA’ ASSOCIATA ALLO SVILUPPO DI FENOMENI TEMPORALESCHI |
| < 44 | NON PROBABILI |
| 44 ÷ 50 | PROBABILI |
| 51 ÷ 52 | FORTI E ISOLATI |
| 53 ÷ 56 | FORTI E DIFFUSI |
| 56 ÷ 60 | MOLTO PROBABILI, FORTI E SPARSI |