Formazione e dissolvimento
Il luogo di nascita delle tempeste tropicali si trova sopra gli oceani, pressappoco tra i 5 e i 15 gradi di latitudine Nord e Sud. Come in molti vortici atmosferici, la principale fonte di energia che avvia e mantiene il vortice è il calore latente liberato dalla condensazione del vapore acqueo.
La maggioranza degli uragani si forma in certe regioni oceaniche e in certe stagioni dell'anno: in condizioni cioè in cui è massima la temperatura della superficie del mare (almeno 26 °C). Le suddette regioni coincidono con la zona delle calme equatoriali o di convergenza intertropicale, dove convergono gli alisei dai due diversi emisferi: sono zone caratterizzate da assenza di venti e da forti riscaldamenti della superficie marina a causa della costante azione della radiazione solare.
Il forte riscaldamento degli strati inferiori dell'atmosfera tende a renderli instabili e quindi a favorire la convezione, ossia il movimento verticale verso l'alto dell'aria caldo-umida sovrastante la superficie del mare; il raffreddamento di tali masse d'aria produce la condensazione e quindi la liberazione di grandi quantità di calore latente.
I moti convettivi creano una convergenza di aria verso la zona in cui essi si manifestano, tuttavia tale situazione non avrebbe una lunga durata nel tempo se non intervenisse l'azione della forza di Coriolis. Tale forza, causata dalla rotazione terrestre, è nulla all'Equatore, ma, ad una distanza di almeno 500 Km da esso, assume un valore sufficiente a produrre la deviazione dell'aria convergente che inizia a muoversi in cerchio, con velocità sempre più elevate man mano che essa si avvicina al centro del vortice. La deviazione è verso destra nell'emisfero nord, per cui l'aria acquista una rotazione antioraria, al contrario, nell'emisfero sud, la deviazione è a sinistra e la rotazione è oraria.
Una volta innescata la rotazione le uniche forze che praticamente agiscono sono la forza di gradiente e la forza centrifuga, dirette, rispettivamente, verso il centro e verso l'esterno. In meteorologia si dice che tale equilibrio è ciclostrofico. L'azione convergente e rotatoria dell'aria produce un aumento di intensità del moto ascensionale ed una diminuzione sempre più accentuata della pressione nel centro della colonna, con conseguente aumento della forza di gradiente.
Le condizioni descritte non sono tuttavia sufficienti perché si formi un uragano, generalmente ciò avviene quando, oltre alla convergenza al suolo, si ha un sistema divergente ad alte quote che determina un'azione aspirante di aria dalle quote più basse e che si va a sovrapporre al moto convettivo di natura termica. Soltanto in tal caso la circolazione dell'aria sarà adatta allo sviluppo di un violento vortice.
La fase di sviluppo di un uragano può durare dalle 12 ore fino a diversi giorni, durante tale fase la pressione nel centro della tempesta diminuisce gradualmente ed i venti di solito non raggiungono la forza del vento di uragano e si mantengono intorno ai 60 Km/h.
Quando la tempesta si avvicina alla massima intensità i cambiamenti avvengono molto più in fretta: la pressione cade rapidamente, i venti aumentano fino a più di 150 Km/h in una stretta fascia circolare compresa fra i 15 e i 25 Km di distanza dal centro dell'uragano, nubi e pioggia si organizzano in fasce che si avvolgono a spirale intorno al centro di perturbazione.
Uragano Linda vicino alle coste della California (Settembre 1997)
NASA Goddard Space Flight Center
Quando l'uragano raggiunge la maturità, le diminuzioni di pressione al centro sono relativamente piccole, ma l'area coperta da forti venti e piogge violente aumenta. La regione interessata dai venti d'uragano può estendersi fino a raggiungere un diametro che supera i 300 Km.
Gli uragani cominciano a indebolirsi e muoiono quando la fonte di energia, rappresentata dal calore latente di evaporazione, si esaurisce. Tale situazione si verifica quando diminuisce il rifornimento di aria calda e umida con il passaggio della tempesta sulla terraferma oppure con lo spostamento verso latitudini più alte, sopra acque oceaniche più fredde.
In molti casi l'uragano si indebolisce fino a diventare una semplice tempesta tropicale, oppure, se ha la possibilità di arrivare a latitudini più elevate, può trasformarsi in un normale ciclone extratropicale.
(*) La forza di gradiente è la forza che agisce fra due punti, con differenza di pressione Dp e distanti Dr, essa è diretta dal punto di maggior pressione a quello di minore ed ha un modulo, per unità di massa, pari a:
FG = (1/D)* (Dp/Dr)
con D densità dell'aria. La forza centrifuga ha l'espressione FC = V2/R, con R il raggio di curvatura. Dall'eguaglianza FC = FG si può ricavare l'espressione della velocità V.