Manuale di Volo Libero

Capitolo 4 - CENNI DI METEOROLOGIA

I GRADIENTI DI VENTO ED IL WIND-SHEAR

Il Volo Libero si basa su ali molto lente che volano con un basso (si dovrebbe dire bassissimo) carico alare. Il gradiente di vento ed i wind-shear assumono quindi un'importanza notevole nella nostra disciplina e quindi meritano una approfondita conoscenza. Le ragioni per studiarli e comprenderli bene sono due: da un lato ne risulta aumentata la sicurezza in volo, visto che i gradienti ed i wind-shear inducono nell'ala comportamenti "anomali" rispetto alle attese di un pilota che ignora questi fenomeni; d'altro canto l'osservazione dei migliori veleggiatori del mondo, gli albatros, suggerisce che questi animali (anch'essi lenti ed a basso carico alare) siano in grado di sfruttare l'energia contenuta nei gradienti di vento per compiere centinaia di chilometri a filo d'acqua senza mai battere le ali.

In questo testo ci limiteremo ad analizzare i fenomeni connessi con la sicurezza, suggerendo agli allievi interessati alle "nuove frontiere" della meteorologia per Volo Libero, l'unico testo esauriente sull'argomento: "I visitatori del Cielo" di H. Aupetit.

Il gradiente di vento indica di quanto varia la velocità del vento al variare della quota (gradiente verticale di vento): in generale, infatti, la velocità del vento è maggiore alle quote superiori e tende a ridursi a bassa quota, come sà chiunque sia stato in alta montagna durante una giornata ventosa.

Esistono anche gradienti orizzontali di vento: quando, cioè, la velocità del vento varia da una zona all'altra (pur alla stessa quota), come accade nelle valli strette.

GRADIENTI IN QUOTA

Immaginiamo una zona di decollo situata a metà di un ampio pendio montano (poniamo a 750 mt. di quota) investita da un vento di 35 Km/h. Davanti a noi e più in basso si stende la pianura e l'atterraggio (sufficientemente vicino) non pone problemi di raggiungibilità. Dietro di noi il pendio prosegue la sua salita fino ad una cresta, situata a 1.500 mt di altitudine.

Ebbene vi sono altissime probabilità che, a livello della cresta, il vento sia superiore ai 35 Km/h, misurati in decollo, mentre più in basso esso avrà minor velocità. Sfruttare l'ascendenza dinamica fino alla cresta richiede quindi che la nostra ala possa volare in sicurezza, non soltanto con 35 km/h di vento, ma anche con i 40 od i 45 Km/h che potremmo incontrare lassù, consentendoci, quando lo desideriamo, di allontanarci sopravvento alla montagna uscendo dalla zona di ascendenza dinamica per poter raggiungere l'atterraggio.

GRADIENTI AL SUOLO

In prossimità del suolo il vento varia la sua velocità in misura ancora maggiore: nei primi 20-30 metri di altezza non è raro che esso passi, ad esempio, da 5 km/h (al suolo) fino a 20-25 km/h a 30 metri.

Dal momento che la velocità di volo è relativa alla massa d'aria (relativa quindi al vento), pur mantenendo un angolo di incidenza costante (e quindi una velocità di volo costante), la nostra velocità al suolo aumenterà sensibilmente durante la fase finale di atterraggio proprio per il brusco ridursi della forza del vento.
L'impressione, atterrando con un forte gradiente, è quella di riceve una "inattesa spinta in avanti" (ed anche in basso) in prossimità del terreno: l'istintiva reazione di rallentare potrebbe condurci ad una condizione critica (prestallo) o addirittura essere causa di un pericolosissimo stallo vicino a terra. Ecco perchè, in atterraggio, la velocità di volo deve essere attentamente controllata (anemometro, posizione della barra o degli aerofreni, percezione dell'aria sul viso, ecc.) e mantenuta sempre vicina a quella di massima efficienza (bene al di sopra cioè della velocità minima di volo).

Figura 4-18.Gradienti di vento in quota ed al suolo.

GRADIENTI DI PENDIO

Il pendio non è altro che un "suolo inclinato" e non ci stupirà apprendere che anche sul pendio esiste un gradiente di vento.
Se tale gradiente è forte può fare sentire i propri effetti su di un'ala in volo imprimendole la fastidiosa tendenza a virare verso il costone: questo dipende dal fatto che la semiala a valle riceve un vento relativo maggiore. Il gradiente di pendio, però fornisce un grande aiuto durante il decollo, perchè una eccessiva lentezza nello stacco può essere compensata dalla maggior forza del vento (ma, naturalmente, è meglio non contarci). Il gradiente di pendio non è un gradiente verticale, ma è inclinato secondo una linea perpendicolare al pendio stesso.

Figura 4-19.radiente di vento sul pendio.

WIND-SHEAR

Questo nome, che evoca terribili disastri aeri, indica il passaggio, brutale e non graduale, tra zone vicine investite da venti molto diversi per direzione ed intensità. Il termine, dunque, non si riferisce alle cause, ma si limita a descrivere una condizione locale potenzialmente molto pericolosa.

La direzione del piano che separa le due masse d'aria dà il nome al wind- shear stesso: ad esempio due masse che scorrono l'una sull'altra, divise da un piano orizzontale, danno luogo ad un wind-shear orizzontale.

È abbastanza evidente che l'intensità del fenomeno deve essere elevatissima per preoccupare il volo di un Jumbo: per tale ragione gli esperti di aeronautica sono restii ad utilizzare il termine di wind-shear anche per situazioni di modesta entità, tali da non impensierire gran che nemmeno un piccolo aereo da turismo, ma che possono mettere in difficoltà un deltaplano od un parapendio. Premesso quindi che ci riferiamo a wind-shear per così dire "minori", rilevanti quasi esclusivamente per il Volo Libero, facciamo qualche esempio in ordine crescente di intensità.

  1. Una bolla termica in salita, circondata da correnti discendenti, crea, ai suoi bordi un wind-shear verticale: due masse d'aria scorrono, praticamente a contatto tra loro, con direzioni addirittura opposte; ecco perchè alcune "uscite dalla termica" possono essere anche molto turbolente.
  2. Una bolla termica che si stacca dal suolo richiama l'aria circostante. Ecco quindi che due maniche a vento poste ai lati della zona di decollo o di atterraggio, possono indicare direzioni del vento opposte: una è investita dalla brezza, o dal vento prevalente, mentre l'altra subisce l'influenza della massa d'aria "attirata" dalla termica che si è staccata poco lontano.
    Si genera dunque un wind-shear orizzontale la cui entità dipende dall'intensità dei due fenomeni (brezza e richiamo termico).
  3. Verso sera, quando la brezza di valle si inverte, non è detto che il fenomeno avvenga uniformemente: anche in questo caso due maniche a vento possono segnare direzioni opposte, evidenziando un wind-shear orizzontale.
  4. Su di un costone montano esposto a Sud, in una giornata con un debole vento da Nord, poco sopra la linea di cresta si incrociano il vento prevalente (da Nord, appunto) e la brezza (da Sud): si forma quindi un wind-shear orizzontale che può generare turbolenze apprezzabili.
  5. Sappiamo che, sottovento ad un rilievo investito da vento sostenuto, si formano i rotori. Il "confine" tra rotore ed aria (calma) di sottovento, è un wind-shear verticale anche molto pericoloso.
  6. I venti che si generano in prossimità di un cumulonembo (nube temporalesca) hanno carattere locale e non è dunque raro che si formino zone con differenze anche notevoli nella velocità dell'aria. Questi wind-shear sono evitati anche dagli aeromobili.
  7. Sempre in corso di temporali, si possono formare fortissime correnti di caduta in grado di far perdere diecine o centinaia di metri ai grandi aerei di linea: tali correnti, che possono essere visualizzate come il getto di una canna d'acqua sul pavimento, sono detti microbust.

Il principale problema connesso con i wind-shear, sia pure "minori", è il fatto che le due semiali vengono sollecitate in direzioni anche del tutto opposte, rendendo impossibile la manovra (per qualche attimo), e che la struttura è sottoposta a sforzi anomali ed intensi: nei casi estremi (per altro prevedibili prima di decollare) un deltaplano potrà spezzarsi, ed un parapendio potrà avvolgere il pilota nella sua vela.
Proseguiamo con la Meteorologia rimandando al capitolo sulle tecniche di veleggiamento ulteriori considerazioni sulle correnti termiche e dinamiche.

Figura 4-20.A: Wind-shear verticale (ai margini di una termica) . B: wind-shear orizzontale (formato dalla brezza e dal vento prevalente).