Pioggia di fango: come la polvere del Sahara arriva al suolo

Non è sabbia che cade dal cielo

Nel linguaggio comune si parla spesso di sabbia del Sahara. La definizione rende bene l’origine geografica, ma è imprecisa dal punto di vista granulometrico.

I normali granelli di sabbia sono relativamente grandi e pesanti. Possono essere sollevati vicino alla superficie durante una tempesta, ma tendono a ricadere rapidamente e difficilmente percorrono grandi distanze nell’atmosfera.

Il trasporto verso l’Europa riguarda soprattutto particelle minerali più piccole, appartenenti alle frazioni del limo e dell’argilla, insieme a una parte di materiale più grossolano. Le particelle fini rimangono sospese più a lungo e possono essere trasportate per centinaia o migliaia di chilometri. Durante il viaggio le componenti più pesanti vengono progressivamente depositate, mentre la nube tende a diventare mediamente più fine.

È quindi più corretto parlare di polvere minerale desertica o di aerosol minerale, non di una pioggia contenente normali granelli di sabbia.

Da dove parte la polvere

Il Sahara non è formato soltanto da dune. Comprende vaste pianure rocciose, depressioni, letti disseccati, depositi alluvionali e superfici ricoperte da sedimenti fini.

Quando il terreno è asciutto e poco protetto dalla vegetazione, raffiche intense e turbolenza possono mettere in movimento le particelle superficiali. I granuli più grandi rotolano o compiono brevi salti, colpendo il terreno e liberando frammenti più piccoli. Una parte del materiale fine entra così nella corrente atmosferica.

Le tempeste di polvere si formano quando venti forti sollevano grandi quantità di materiale da superfici aride. Il sollevamento può essere associato a fronti, depressioni, forti gradienti di pressione, raffiche temporalesche o intense circolazioni convettive generate dal riscaldamento del terreno.

Non tutta la polvere che raggiunge l’Italia proviene dallo stesso punto. Le aree sorgenti cambiano in funzione della configurazione meteorologica. Per il Mediterraneo centrale risultano importanti soprattutto i settori settentrionali del Sahara, compresi Algeria, Tunisia e Libia.

Come la polvere sale nell’atmosfera

Una particella depositata sul terreno non viene sollevata soltanto perché esiste vento. La velocità dell’aria vicino alla superficie deve superare una soglia sufficiente a vincere peso, attrito e forze di coesione.

Il processo dipende da velocità e turbolenza del vento, dimensione e forma delle particelle, umidità del terreno, presenza di croste superficiali, vegetazione, rugosità del suolo e alterazioni della superficie.

Un terreno umido tende a trattenere maggiormente le particelle. Un suolo asciutto, disgregato e privo di copertura è più facilmente erodibile.

Una volta raggiunti gli strati atmosferici superiori, i granuli fini possono essere inglobati in correnti più veloci e stabili rispetto a quelle presenti vicino al suolo. Da quel momento il loro percorso dipende soprattutto dalla circolazione atmosferica su scala regionale e continentale.

Perché la polvere può arrivare in Italia

Tra il Sahara e l’Italia si trova il Mediterraneo, ma il mare non costituisce una barriera per il trasporto atmosferico.

Quando depressioni e saccature si avvicinano all’Europa occidentale o al Mediterraneo, possono richiamare verso nord correnti meridionali provenienti dal Nord Africa. La polvere sollevata sul Sahara viene allora inserita nel flusso e trasportata sopra il mare.

Il percorso non è sempre diretto. Alcune masse d’aria risalgono attraverso il Mediterraneo occidentale, altre attraversano il settore centrale o orientale. In determinate configurazioni la polvere può spostarsi prima sull’Atlantico e successivamente curvare verso l’Europa occidentale.

Il fenomeno fa parte della normale circolazione atmosferica della regione, anche se intensità e frequenza variano notevolmente da un anno all’altro.

La polvere può viaggiare molto sopra il suolo

Una nube di polvere osservata dal satellite non implica automaticamente che le concentrazioni siano elevate al livello in cui respiriamo.

Il materiale può essere trasportato a diverse quote. Una parte può trovarsi negli strati bassi e peggiorare direttamente la qualità dell’aria; un’altra può passare a migliaia di metri di altezza senza produrre immediatamente grandi aumenti del particolato al suolo.

Questo spiega perché il cielo possa apparire lattiginoso o giallastro mentre le centraline rilevano incrementi modesti, oppure perché la polvere venga depositata dalla pioggia nonostante prima dell’evento le superfici siano rimaste relativamente pulite.

Precipitazioni e turbolenza possono trasferire verso il basso particelle inizialmente presenti in quota. Per valutare un episodio non basta quindi osservare la concentrazione prevista vicino al terreno: occorre considerare anche la quantità totale di polvere contenuta nell’intera colonna atmosferica.

Come la pioggia cattura la polvere

La rimozione delle particelle attraverso nubi e precipitazioni viene chiamata deposizione umida.

Nel primo meccanismo le particelle entrano nella nube e vengono incorporate nelle goccioline o nei cristalli di ghiaccio durante la loro formazione e crescita. Quando questi elementi diventano abbastanza grandi da precipitare, trasportano con sé il materiale minerale.

Nel secondo meccanismo le gocce sono già formate e raccolgono le particelle presenti sotto la nube durante la caduta.

La pioggia non trasforma chimicamente la polvere in fango mentre è ancora sospesa. Le gocce contengono particelle minerali disperse. L’aspetto fangoso compare quando l’acqua si concentra sulle superfici o evapora lasciando il residuo solido.

La polvere non produce automaticamente la pioggia

Polvere sahariana e precipitazioni possono trovarsi nella stessa massa d’aria, ma non sono lo stesso fenomeno.

La pioggia richiede nubi sufficientemente sviluppate e condizioni atmosferiche capaci di produrre condensazione, crescita delle gocce o dei cristalli e precipitazione.

Le particelle minerali possono partecipare alla microfisica delle nubi, funzionando in determinate condizioni come nuclei di condensazione o di ghiacciamento. Questo non significa però che l’arrivo della polvere provochi necessariamente una perturbazione o che ogni nube carica di polvere produca pioggia.

La pioggia di fango si verifica quando coincidono una nube di polvere lungo il percorso atmosferico e precipitazioni capaci di attraversarla e rimuoverne una parte.

Perché la pioggia appare gialla, rossa o marrone

La colorazione dipende dalla composizione mineralogica delle particelle, dalle loro dimensioni e dalla concentrazione presente nell’acqua.

La polvere desertica contiene comunemente quarzo, minerali argillosi, carbonati e ossidi metallici. Gli ossidi di ferro contribuiscono alle tonalità gialle, arancioni e rossastre. Carbonati e particelle più chiare possono produrre depositi beige o grigiastri.

Non esiste quindi un solo colore della polvere sahariana. Due episodi provenienti da zone differenti possono lasciare residui diversi. Anche lungo lo stesso tragitto le particelle vengono selezionate dalla sedimentazione e dalla pioggia, modificando la composizione del materiale che arriva al suolo.

L’espressione pioggia rossa descrive quindi l’aspetto del deposito. Non indica sangue, organismi particolari o una precipitazione composta da sostanze eccezionali.

Perché alcune precipitazioni sporcano molto e altre quasi nulla

L’intensità visibile del deposito non dipende soltanto dalla quantità totale di polvere presente sopra una regione.

Contano contemporaneamente la concentrazione della polvere nello strato attraversato, la quota e lo spessore della nube di aerosol, la dimensione delle particelle, la durata e l’intensità della precipitazione, la posizione della nube rispetto all’area piovosa e l’evoluzione temporale dell’evento.

Una precipitazione breve può lasciare macchie molto evidenti quando contiene molto materiale e termina prima di risciacquare le superfici. Un evento più abbondante può inizialmente depositare polvere e successivamente diluirla o trascinarla via.

Non tutta la polvere arriva con la pioggia

La deposizione atmosferica può essere umida oppure secca.

Nella deposizione secca le particelle raggiungono il suolo attraverso la sedimentazione gravitazionale, la turbolenza e il contatto con superfici, vegetazione, edifici e acqua.

Le particelle più grandi tendono a sedimentare più rapidamente. Quelle più fini possono rimanere sospese più a lungo e percorrere distanze maggiori.

Per questo automobili, pannelli solari e superfici esterne possono sporcarsi anche senza pioggia. In quel caso il deposito tende a essere più uniforme e polveroso, anziché formare le tipiche macchie circolari lasciate dalle gocce.

Non ogni pioggia sporca viene dal Sahara

Una superficie macchiata dopo una precipitazione non permette da sola di stabilire l’origine del materiale.

La pioggia può raccogliere polvere locale sollevata dal vento, particelle provenienti da terreni agricoli, materiali prodotti da cantieri o cave, aerosol marino, pollini e frammenti biologici, fuliggine, particolato urbano e cenere trasportata da incendi o attività vulcanica.

Anche durante una reale intrusione sahariana, il materiale raccolto può contenere contemporaneamente particelle locali e inquinanti prodotti lungo il percorso.

Attribuire automaticamente ogni deposito giallo al Sahara è quindi una semplificazione. L’origine deve essere ricostruita combinando più informazioni.

Come si verifica l’origine sahariana

I satelliti permettono di osservare l’estensione orizzontale delle nubi di aerosol e, con sensori specifici, di distinguere meglio polvere, nubi, fumo e altre componenti atmosferiche.

I lidar inviano impulsi luminosi e analizzano il segnale restituito dalle particelle, fornendo informazioni sulla quota, sullo spessore e su alcune proprietà dello strato.

I modelli atmosferici simulano il sollevamento della polvere, il trasporto, la sedimentazione e la deposizione umida e secca.

Le retrotraiettorie ricostruiscono invece il percorso seguito dalla massa d’aria prima di raggiungere il punto di osservazione. La composizione chimica e mineralogica del materiale depositato può fornire una conferma ulteriore.

Effetti sulla qualità dell’aria

La polvere sahariana è un aerosol naturale, ma naturale non significa automaticamente irrilevante per la salute.

Quando lo strato raggiunge il suolo, può aumentare sensibilmente le concentrazioni di PM10 e, in parte, delle frazioni più fini. Le particelle inalabili possono irritare le vie respiratorie e aggravare problemi respiratori o cardiovascolari, soprattutto durante gli episodi più intensi e nelle persone vulnerabili.

La pioggia può ridurre la concentrazione atmosferica rimuovendo particelle, ma il miglioramento non è necessariamente immediato o uniforme.

Per valutare il rischio reale occorre consultare le misure delle reti di qualità dell’aria e le previsioni ufficiali, non giudicare soltanto dal colore del cielo o dalle macchie sulle automobili.

Effetti sui suoli e sugli ecosistemi

La deposizione di polvere trasferisce da un continente all’altro minerali ed elementi chimici.

Il materiale sahariano può apportare calcio, ferro, fosforo, magnesio e altri elementi a suoli, laghi e mari. Questi apporti possono contribuire alla fertilità di ecosistemi poveri di nutrienti e influenzare la produttività biologica marina.

L’effetto non dipende però soltanto dalla massa totale depositata. È importante sapere quale frazione degli elementi sia solubile e quindi disponibile per gli organismi.

La polvere non deve quindi essere descritta semplicemente come fertilizzante benefico o come contaminante dannoso. È un componente naturale del sistema terrestre, capace di produrre effetti differenti in funzione della quantità, della composizione e dell’ambiente che la riceve.

Le macchie non indicano da sole un pericolo eccezionale

Dopo l’evaporazione dell’acqua rimangono particelle minerali concentrate nei punti in cui si trovavano le gocce. La quantità visibile può sembrare notevole perché il deposito si accumula in bordi e aloni molto contrastati rispetto alla superficie.

L’aspetto sporco non permette di determinare la composizione chimica né il rischio sanitario. La maggior parte del residuo è normalmente materiale minerale, ma durante il trasporto può essersi mescolata con aerosol marino, particolato urbano e altre sostanze presenti nell’atmosfera.

Non è quindi corretto concludere né che il deposito sia completamente innocuo perché naturale, né che sia altamente tossico soltanto perché rosso o marrone. Per conoscere la composizione servirebbe un’analisi del campione.

Il colore è un’informazione visiva. Non è un’analisi chimica.

Conclusioni

La pioggia di fango nasce dall’incontro tra due fenomeni distinti: il trasporto atmosferico di polvere minerale e una precipitazione.

Forti venti sollevano dalle regioni aride del Nord Africa particelle abbastanza piccole da rimanere sospese. Le correnti atmosferiche possono trasportarle sopra il Mediterraneo e l’Europa, spesso a quote elevate e lungo percorsi che cambiano con la configurazione meteorologica.

Quando la pioggia attraversa lo strato polveroso, le gocce incorporano o intercettano una parte dell’aerosol e la portano al suolo. Dopo l’evaporazione rimangono i minerali responsabili delle tipiche macchie gialle, rosse o marroni.

Non piove sabbia nel significato comune e la polvere non produce automaticamente la precipitazione. Non ogni pioggia sporca è inoltre sahariana.

Per ricostruire correttamente un evento servono satelliti, lidar, modelli di trasporto, misure del particolato e traiettorie delle masse d’aria. La carrozzeria macchiata dimostra che qualcosa è stato depositato. Da sola non dice da dove sia arrivato.