Come nasce un fiocco di neve?

La storia parte da molto lontano. Per la genesi fiocco di neve occorre innanzitutto ovviamente la presenza di nubi ma, nel caso della neve, è necessaria la presenza di  nubi particolari, le nubi fredde ovvero quelle immerse in un ambiente atmosferico a temperatura sotto 0 °C.
Solo qui infatti alcune impurità (nuclei di congelamento o nuclei glaciogeni) hanno la proprietà di coagulare su se stesse, per sublimazione (passaggio diretto dallo stato di vapore allo stato di ghiaccio), il vapore acqueo presente nell’atmosfera o sfuggito alle droplet di nube,  trasformandosi in tal modo in microscopici germi di ghiaccio.
E’ così nato il cristallo di neve, l’embrione del futuro fiocco di neve.
Le nubi entro i quali si formano i cristalli sono in prevalenza quelle ti tipo stratificato (altostrati, nembostrati). Nella parte di nubi compresa tra -10 °C e zero gradi ( posto in media in inverno, alle nostre latitudine  grosso modo tra 1000 e 2500 metri) vi è invece la massima concentrazione goccioline soprafuse (goccioline  liquide nonostante la temperatura sia sotto zero) le quali convivono con i cristalli. E anche questo gioca un ruolo importante  nella nascita del futuro fiocco di neve.
I nuclei di congelamento sono molto più rari dei nuclei di condensazione: un centimetro cubo di aria ne contiene in media solo una decina e divengono attivi solo a temperature inferiori a – 10 °C.  Ecco perché  la massima concentrazione di cristalli di neve nelle nubi si ha nella parte di nubi stratificata con temperatura tra – 12 e -17 °C.
Nella medio-alta troposfera le impurità divengono via via più rare e quindi la probabilità di formazione di cristalli è affidata solo al congelamento spontaneo della droplet in cristallo.  Con tale processo spontaneo, a -10 C solo 1 gocciolina su 1 milione congela;  a – 30°C solo 1 su 1000; a – 40 °C tutte le goccioline gelano spontaneamente.
Accrescimento dei cristalli di neve
La coalescenza non è l’unico meccanismo per generare precipitazioni dalle nubi. Anche i cristalli di neve in genere tendono ad accrescersi fino a diventare talvolta così pesanti da abbandonare la nube. I meccanismi che portano  all’accrescimento del cristallo sono essenzialmente quattro:

• Cattura di vapore acqueo ambientale

Se l’aria è sovrassatura il cristallo inizia a crescere per sublimazione (passaggio direttamente dallo stato di vapore a quello di ghiaccio) a spese del vapore sottratto nell’ambiente circostante. Tale processo è quello che predomina nella fase iniziale quando il cristallo si trova a temperature tra -12 e -17 °C ove l’unica fonte di vapore è appunta quella dell’ambiente. Con questo processo però il cristallo può raggiungere solo una dimensione limitata perché a forza di sottrarre vapore all’ambiente, lo depaupera  a tal punto da arrestare la sua crescita.

• Cattura di vapore  sottratto alle droplets

Il neonato cristallo a quote ove le temperature sono inferiori a – 12 °C, divenuto più pesante  per cattura del vapore ambientale, tende a scendere di quota fino a portarsi nello strato di nube, compreso tra 0 e -10 gradi ove vi è una forte concentrazione di droplets sopraffuse. In tale ambiente il numero di molecole di vapore perse per evaporazione in un istante dalla droplets è maggiore di quelle perse dal cristallo in pari tempo, cosicché il cristallo si accrescere a spese della droplet ((processo di Bergeron-Findeisen)

• Cattura di droplet

Nello strato  di nube tra 0 e -10 °C  i cristalli, divenuti ancor più pesanti, nella loro lenta discesa possono catture per urto alcune droplets le quali congelano immediatamente sul cristallo (brinamento), ingrossandolo ulteriormente

• movimenti  turbolenti dentro le nubi stratiformi,

Infatti questi agevolano anche l’unione per urto di più cristalli di neve. Il processo è molto attivo nei nembostrati i quali al loro interno sono appunto anche abbastanza turbolente.
Non sempre però i fiocchi di neve, una volta abbandonata la base della nube, riescono a raggiungere il suolo, e anzi il più delle volte cadono come pioggia perché si sciolgono durante la fase di caduta!  La possibilità di giungere integri fino al suolo dipende dalle caratteristiche dello strato d’aria posto tra la nube e il suolo In ogni caso per la neve non basta il grande freddo, ma sono necessarie anche le nuvole, ovvero sufficiente umidità.. E’ il motivo per cui, paradossalmente, in Antartide nevica pochissimo: l’aria è difatti così fredda che contiene pochissima umidità, insufficiente a produrre precipitazioni, anche se poi le rigide temperature consentono alle sporadiche nevicate – portate da rare perturbazioni che giungono dai vicini oceani – di resistere al suolo senza sciogliersi.
Articolo tratto dal libro “La neve”. Autore M.Giuliacci et alias. Editore AlphaTest

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