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Corso di Meteorologia Generale per il Volo da Diporto o Sportivo (Parte Prima) Dr. Marco Tadini meteorologo U.M.A. Home Page - Ufficio Meteorologico Aeroportuale.

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1 Corso di Meteorologia Generale per il Volo da Diporto o Sportivo (Parte Prima) Dr. Marco Tadini meteorologo U.M.A. Home Page - Ufficio Meteorologico Aeroportuale

2 2 Introduzione al Corso di Meteorologia Generale e Aeronautica per il VDS IL PASSATO n Apparecchi VDS di limitate prestazioni n Volo su tratte limitate in territorio noto n Meteorologia “del contadino” –Climatologia locale n Noti i segni del tempo n Morfologia del territorio –Ogni pilota meteorologo di se stesso n Meteorologia interpretata con il vissuto personale n Superare con l’esperienza la mancanza di: –informazioni meteo –teoria meteorolgica

3 3 Introduzione al Corso di Meteorologia Generale e Aeronautica per il VDS IL PRESENTE n Apparecchi VDS di elevate prestazioni n Volo su tratte estese anche in territori non noti –Raid esteri n Superare ed integrare la meteorologia “del contadino” –Affiancare analisi macro meteorologica a climatologia locale –Conoscere la situazione sinottica n Ricorso a fonti aeronautiche ufficiali n Definizione condimeteo al momento dell’attività: –Combinazione delle analisi n Ricondurre a situazione sinottica anche effetti a carattere locali –Venti ed effetti orografici (turbolenze, wind-shear, MTW, ecc.) –Nebbie e fenomeni di riduzione della visibilità –Temporali

4 4 Introduzione al Corso di Meteorologia Generale e Aeronautica per il VDS I PROBLEMI E LE CONSEGUENZE n Difficile approccio alla materia –Teorico e pratico n La materia appare estremamente complessa –“Tutto ciò è eccessivo per fare un voletto” n A chi rivolgersi? –Tendenza al “fai da te” n Le conseguenze –Incoscienza e faciloneria n Scarsa conoscenza degli effetti della meteo sul volo n Uso di informazioni meteo non aeronautiche –Onnipotenza n Sovrastima delle proprie possibilità e/o esperienza –“Non è la prima volta che…”

5 5 Introduzione al Corso di Meteorologia Generale e Aeronautica per il VDS LE RISPOSTE n Una mentalità più “aeronautica” –Nella formazione degli allievi piloti come degli stessi istruttori n Un istruttore non è solo un “vecchio” pilota –Avere la coscienza di essere PILOTI n Presentarsi come PILOTI con tutto ciò che ne consegue n Combattere incoscienza e faciloneria –La meteorologia è uno degli aspetti del volo n Dare la medesima attenzione di un controllo motore –Rapporti di incivolo per cause meteo n Anche in aria chiara

6 6 Introduzione al Corso di Meteorologia Generale e Aeronautica per il VDS DALLE CONCLUSIONI DI UNA COMMISSIONE D’INCHIESTA RACCOMANDAZIONI n La commissione d'inchiesta, a seguito delle risultanze delle indagini e delle analisi effettuate, ritiene di dovere proporre le seguenti raccomandazioni allo scopo di prevenire il ripetersi di eventi analoghi a quelli oggetto d'indagine: –sensibilizzare i piloti affinché si informino sempre sulle reali condizioni atmosferiche presenti nella zona di operazione rispettando anche le regole previste dall’AIP – Italia (RAC ).

7 7 Introduzione al Corso di Meteorologia Generale e Aeronautica per il VDS IL BRIEFING PREVOLO n Abituarsi al contatto con i centri meteo aeronautici –Dal briefing orale al briefing completo n Sapere dove cercare –Servizi Aeronautici ENAV S.p.A. ed AMI –In fase operativa vietare ogni informazione non certificata n Internet solo per studio n Sapere cercare e interpretare le informazioni –Bollettini aeronautici –Avvisi di sicurezza –Carte aeronautiche n NON CEDERE DI FRONTE ALLE PRIME DIFFICOLTA’ !! –“Ma io per fare un voletto ho bisogno di tutto ciò ?” “SI!!”

8 8 Introduzione al Corso di Meteorologia Generale e Aeronautica per il VDS IL BRIEFING PREVOLO n Contattare un centro meteo aeronautico –Sapere CON CHI si sta parlando per sapere COSA chiedere n Centro di previsione meteorologica (LIML o LIRF se ENAV) n Centro di informazione meteorologica (altri aeroporti civili) n Richiedere le informazioni appropriate –Briefing orale n Tipo di apparecchio (specificare ULM senza timore) n Rotta o zona di volo –Semplice lettura di bollettini e altre informazioni n Bollettini degli aeroporti più prossimi alla rotta o zona di volo n Se possibile, invio di una o due carte (SWC LL e FL050) –Entrambe

9 METEOROLOGIA GENERALE PROPRIETÀ DELL’ATMOSFERA TERMODINAMICA DELL’ATMOSFERA CIRCOLAZIONE GENERALE ATMOSFERICA CIRCOLAZIONE DELLE MEDIE ALTITUDINI IL VENTO - LE NUBI FENOMENI PERICOLOSI PER IL VOLO

10 10 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera ATMOSFERA TERRESTRE n involucro di gas che circonda il pianeta n subisce l’influenza della forza di gravità terrestre –se gravità insufficiente: atmosfera dispersa nello spazio n partecipa al moto planetario di rotazione terrestre –la rotazione influenza le correnti atmosferiche n subisce l’influenza della morfologia planetaria –l’orografia influenza le correnti atmosferiche

11 11 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera COMPOSIZIONE ATMOSFERICA n tra 0 e 100 km –gas presenti ovunque in percentuali fisse n azoto, ossigeno, gas nobili –gas con variazioni percentuali in tempi lunghi n anidride carbonica –gas in quantità variabili ed a quote preferenziali n ozono, vapore acqueo, pulviscolo atmosferico

12 12 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera COMPOSIZIONE ATMOSFERICA COMPONENTI PERMANENTI DELL’ARIA (primi 100 km) Azoto 78,08 % Ossigeno 20,94 % Argon 0,93 % Anidride Carbonica 0,03 % Idrogeno tracce Elio tracce

13 13 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera COMPOSIZIONE ATMOSFERICA COMPONENTI VARIABILI DELL’ARIA (primi 100 km) Ozono quote di concentrazione: da 25 a 70 km Vapore acqueo quote di concentrazione: fino a km Pulviscolo quote di concentrazione: nei primi km

14 14 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera COMPOSIZIONE ATMOSFERICA n azoto ed ossigeno –costituiscono oltre il 99% dell’atmosfera –non hanno alcun ruolo nei fenomeni meteorologici n grande importanza meteorologica –componenti variabili n vapore acqueo n pulviscolo atmosferico

15 15 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera COMPOSIZIONE ATMOSFERICA n vapore acqueo –primi km di altezza (fino a km) –evaporazione da superfici liquide –percentuali variabili (pochi gr/kg di aria) –importanza meteorologica dovuta a n scambi energetici –scambiate 600 cal/g acqua durante condensazione/evaporazione n limite alla dispersione del calore irradiato dalla Terra sotto forma di radiazione infrarossa (effetto serra)

16 16 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera COMPOSIZIONE ATMOSFERICA n pulviscolo atmosferico –particelle sospese nei bassi strati –hanno origine: n naturale (sale marino, ceneri vulcaniche) n artificiale (residui processi di combustione  smog) –importanza meteorologica dovuta a: n proprietà igroscopiche (nuclei di condensazione) n  formazione delle nubi

17 17 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera PROPRIETA’ ATMOSFERICHE n pressione e densità –diminuiscono con l’altezza n temperatura –variabilità di comportamento –alternanza di massimi e minimi –serie di strati a profilo termico uniforme (sempre crescente o decrescente) –strati di transizione a temperatura costante

18 18 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera PROFILO TERMICO ATMOSFERICO n strati a profilo termico uniforme –troposfera n temperatura decrescente –stratosfera n temperatura crescente –mesosfera n temperatura decrescente –strati esterni: termosfera, ionosfera, esosfera n temperature crescenti (superiori al migliaio di gradi) n approssimazione gas perfetti n strati di transizione a temperatura costante –tropopausa –stratopausa –mesopausa

19 19 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera PROFILO TERMICO DELL’ATMOSFERA STRATI A PROFILO TERMICO STRATI A PROFILO TERMICO UNIFORME: TROPOSFERA,COSTANTE: TROPOPAUSA, STRATOSFERA, MESOSFERA,STRATOPAUSA, MESOPAUSA STRATI ESTERNI

20 20 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera TROPOSFERA E TROPOPAUSA n troposfera –altezza variabile per rotazione terrestre n 8 km ai poli n km latitudini intermedie n 17 km all’equatore –temperatura diminuisce con la quota n valore medio s.l.m. : 15°C n valore medio a quota massima: - 55°C –sede di tutti i fenomeni meteorologici n tropopausa –spessore dell’ordine di una decina di km –temperatura costante - 55°C –presenza delle correnti a getto

21 21 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera PRESSIONE ATMOSFERICA DEFINIZIONE DI PRESSIONE IL PESO DELL’ATMOSFERA PER UNITÀ DI SUPERFICIE

22 22 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera PRESSIONE ATMOSFERICA LA PRESSIONE ATMOSFERICA PRESENTA UN ANDAMENTO DECRESCENTE CON QUOTA

23 23 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera PRESSIONE ATMOSFERICA n valore medio pressione MSL a 0°C e 45° lat. 760 mm Hg 1013 mb 1 atm n unità corrente: ectoPascal hPa 1 hPa = 1mb 1013 hPa

24 24 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera MISURA DELLA PRESSIONE ATMOSFERICA n BAROMETRO A MERCURIO –es.: barometro di Torricelli –il più accurato –necessita di correzioni per: n altitudine –riportare la lettura a livello del mare n temperatura –compensare dilatazione termica del mercurio –molto fragile –il mercurio è un veleno

25 25 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera MISURA DELLA PRESSIONE ATMOSFERICA UTILIZZO DEL BAROMETRO DI TORRICELLI IN CONDIZIONI STANDARD: TEMPERATURA 0°C e LATITUDINE 45°

26 26 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera MISURA DELLA PRESSIONE ATMOSFERICA UTILIZZO DEL BAROMETRO DI TORRICELLI IN CONDIZIONI STANDARD: TEMPERATURA 0°C e LATITUDINE 45° p (atm,std) = F / S = m g / S =  Hg h S g / S =  Hg h g –essendo n Ssezione del tubo n F forza peso colonna di mercurio n mmassa colonna di mercurio n h = 0,76 maltezza colonna di mercurio n V = m hvolume colonna di mercurio n g = 9,80665 m/s 2 accelerazione di gravità n  Hg = 13595,5 kg/m 3 densità del mercurio –si noti che n la pressione è indipendente: –dalla sezione del tubo utilizzato (viene eliminato il termine S) –dall’inclinazione del tubo (Leggi di Stevino e Pascal della statica dei fluidi)

27 27 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera MISURA DELLA PRESSIONE ATMOSFERICA UTILIZZO DEL BAROMETRO DI TORRICELLI IN CONDIZIONI STANDARD: TEMPERATURA 0°C e LATITUDINE 45° p (atm,std) =  Hg h g = 13595,5 kg/m 3 ·9,80665 m/s 2 ·0,76 m p (atm,std)  Pa 1 Pa (Pascal) = 1 N/m 2 = 1 unità MKSA di pressione p (atm,std)  1013,27 hPa 1 hPa (ectoPascal) = 100 Pa - passando al sistema di unità CGS - 1 hPa = 100 N/m 2 = 1000 dine/cm 2 = 1000 baria = 0,001 bar = 1 mb (millibar) –essendo n 1 bar = baria n 1 mb = 0,001 bar = 1000 baria n 1 baria = 1 dina / cm 2 = 0,1 N/m 2 = 1 unità CGS di pressione p (atm,std)  1013,27 mb

28 28 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera MISURA DELLA PRESSIONE ATMOSFERICA n BAROMETRO ANEROIDE –sistema meccanico n impreciso n facile trasporto –utilizza capsula con vuoto all’interno solidale ad un ago n capsula si espande o contrae per variazioni di pressione n ago si muove su scala graduata n lettura dei valori senza necessità di alcuna correzione

29 29 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera MISURA DELLA PRESSIONE ATMOSFERICA BAROMETRO A MERCURIO E BAROMETRO ANEROIDE

30 30 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera DENSITA’ ATMOSFERICA MASSA DI ATMOSFERA CONTENUTA IN UN VOLUME UNITARIO

31 31 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera DENSITA’ ATMOSFERICA n andamento decrescente con la quota –50% atm compreso nei primi 5,5 km –99,7% atm compreso nei primi 40 km –a 40 km p = 0,27 p s.l.m. n possibile definizione di una quota limite ? –altezza oltre la quale non rintracciabile gas atmosferico n non esiste un limite superiore atmosfera –incandescenza meteoriti tra 100 e 300 km –aurore polari a circa 1000 km n alle alte quote –gas atmosferico confuso con altri non terrestri n vento solare

32 32 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera RELAZIONE TRA PRESSIONE E QUOTA n l’aria è un fluido comprimibile –se l’aria non fosse comprimibile (es.: acqua):  ad ogni quota, stesso numero di molecole in uguali volumi di aria  uguali variazioni di pressione per uguali variazioni quota  legge lineare di variazione della pressione –in realtà l’aria è comprimibile:  gli strati più bassi sono più compressi e più densi –sostengono il peso della maggior parte atmosfera  gli strati superiori sono meno compressi e meno densi –vi è meno aria che pesa al di sopra  all’aumentare della quota di riferimento: per variare pressione di 1 hPa si devono considerare variazioni di quota sempre più ampie

33 33 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera RELAZIONE TRA PRESSIONE E QUOTA VARIAZIONI DI QUOTA CORRISPONDENTI AD UNA VARIAZIONE DI PRESSIONE DI 1 hPa n t = costante = 0°C –8 metri al livello del mare –16 metri a 5500 metri –32 metri a metri –64 metri a metri

34 34 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera RELAZIONE TRA PRESSIONE E TEMPERATURA n a seguito di variazioni di temperatura al suolo:  variazioni densità aria  variazioni di pressione n variazioni di pressione al suolo: –stagionali n estate: max su oceani - min su continenti (inverno opposto) –giornaliere n meno di 1 hPa zone temperate, qualche hPa Tropici n due massimi e due minimi nelle 24 ore –massimi alle 10 e 22 locali –minimi alle 16 e 4 locali –irregolari n dinamiche –compressioni e rarefrazioni aria legate a circolazione generale n termiche –legate all’andamento del tempo (perturbazioni) –variazioni anche consistenti (10-20 hPa)

35 35 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera RELAZIONE PRESSIONE-QUOTA-TEMPERATURA CONFRONTO TRA PRESSIONI MISURATE n riduzione al livello medio del mare (Mean Sea Level): –confrontare pressioni misurate in diverse località –determinare la variazione orizzontale della pressione –riferita a superficie di altezza costante (MSL) –tabelle trasformano pressione da misurata in MSL n riduzione a 0°C –necessaria con barometri a mercurio –mercurio caldo è meno denso del mercurio freddo:  colonna Hg più alta per equilibrare stessa pressione atm –tabelle riducono a 0°C le letture del barometro

36 36 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera RELAZIONE PRESSIONE-QUOTA-TEMPERATURA RIDUZIONE DELLA PRESSIONE AL MSL n QFE –pressione reale all’altezza di un aeroporto n QFF –riduzione QFE a MSL in atmosfera reale –aggiunge al QFE la pressione equivalente all’altezza luogo –la correzione è funzione: n p 0 pressione al livello inferiore n p pressione al livello superiore n  coefficiente dilatazione termica dei gas  = 1/273 n t temperatura media strato considerato (dato incognito!) –trasformazione tramite tabelle

37 37 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera SUPERFICI ISOBARICHE n costruire superficie 3D di punti uguale pressione n rilevare quota punti con determinati valori pressione –sondaggio atmosferico n l’altezza di punti aventi uguale pressione: –varia da località a località –dipende condizioni aria al suolo –influisce sui movimenti masse d’aria in quota e suolo n costruzione di superfici isobariche: –unione punti di uguale pressione a quote diverse

38 38 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera SUPERFICI ISOBARICHE n su una superficie isobarica: –tutti i punti hanno uguale pressione ma quote diverse –isoipse uniscono punti stessa quota (intervalli di 40 o 60 metri) n distanza tra superfici isobariche: –dipende dalla temperatura aria intermedia n temperatura alta, aria dilata, distanza cresce n temperatura bassa, aria comprime, distanza diminuisce n massime o minime altezza di superfici isobariche corrispondono max o min pressioni in quota n superfici isobariche standard (uso aeronautico): – hPa

39 39 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera COSTRUZIONE DI CARTE METEOROLOGICHE CARTE DI PUNTI AD ALTEZZA COSTANTE le ISOBARE uniscono i punti di ugual pressione

40 40 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera COSTRUZIONE DI CARTE METEOROLOGICHE CARTE DI PUNTI APRESSIONE COSTANTE Le ISOIPSE uniscono i punti di uguale altezza

41 41 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera I.S.A. : ICAO STANDARD ATMOSPHERE n proprietà a MSL (Mean Sea Level), latitudine 45° –temperatura  15°C –pressione  760 mm Hg = 1013,25 hPa –peso molec.  28,966 –densità  1,226 kg/m3 –umidità rel.  15% n temperatura –15°C al MSL –troposfera (da MSL a 11 km) n temperatura decresce di 0,65°C /100m (gradiente termico verticale  ) –tropopausa: n 11 km  -56,5° C n da 11 a 20 km  costante

42 42 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera I.S.A. : ICAO STANDARD ATMOSPHERE livelli isobarici standard PressioneAltitudineTemperatura hPa mft°C , , , , , , , , , , , ,5

43 43 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera ALTIMETRIA n altimetri tarati in atmosfera I.S.A. n regolazione altimetri per altitudine sul MSL –QFF: indicazioni errate se andamento temperatura non è I.S.A. –introduzione del QNH n QNH –riduzione QFE a MSL in atmosfera standard –aggiunge al QFE la pressione equivalente all’altezza luogo –funzione della variazione standard della temperatura n gradiente termico verticale  = 0,65°C / 100 metri –obbligo regolare altimetri su QNH: n fuori da spazi aerei controllati sotto altezza 3000 ft n negli spazi aerei controllati sotto livello transizione

44 44 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera ALTIMETRIA n QNE –valore superficie standard 1013 hPa –altimetro settato su QNE indica livelli di volo –obbligo regolare altimetri su QNE: n fuori da spazi aerei controllati al di sopra altezza 3000 ft n negli spazi aerei controllati al di sopra livello transizione n su oceani o zone dove non disponibili informazioni aggiornate –Standard Pressure Regions su carte aeronautiche –aeromobili con altimetro su QNE: n possibile assicurare adeguata separazione verticale

45 45 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera SISTEMI BARICI AL SUOLO n riportare su carta geografica: –posizione stazioni di misura pressione –pressione ridotta al livello del mare n tracciare le isobare –collegare località con uguale pressione MSL –le isobare si tracciano ad intervalli di 4 hPa –può essere necessario interpolare n evidenziare le zone dove la pressione: –aumenta progressivamente (alta pressione - anticicloni) –diminuisce progressivamente (bassa pressione - cicloni)

46 46 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera SISTEMI BARICI AL SUOLO

47 47 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera SISTEMI BARICI AL SUOLO ANTICICLONI zone di pressione crescente verso l’interno pressione alta relativamente ai valori circostanti

48 48 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera SISTEMI BARICI AL SUOLO ANTICICLONI n indicati con la lettera H sulle mappe meteo n valore medio centrale  1024 hPa n registrati anche valori oltre i 1050 hPa n divergenza al suolo: –aria in quota viene richiamata al suolo –espulsa dal centro verso l’esterno –esce assumendo rotazione oraria –il processo si oppone alla formazione di nubi –convergenza in quota

49 49 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera SISTEMI BARICI AL SUOLO CICLONI (o DEPRESSIONI o CENTRI DI MINIMA) zone di pressione decrescente verso l’interno pressione bassa relativamente ai valori circostanti

50 50 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera SISTEMI BARICI AL SUOLO CICLONI n indicati con la lettera L sulle mappe meteo n valore centrale raramente sotto 980 hPa n convergenza al suolo –aria richiamata dall’esterno verso il centro –entra assumendo rotazione antioraria –nel centro viene innalzata in quota –processo favorevole alla formazione di nubi –divergenza in quota

51 51 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera SISTEMI BARICI AL SUOLO CICLONI la convergenza dell’aria favorisce lo sviluppo di nubi

52 52 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Cenni di Termodinamica Atmosferica GRANDEZZE TERMODINAMICHE n energia –esprime la capacità di un corpo a compiere lavoro n energia cinetica –posseduta da un corpo grazie al suo movimento –proporzione al quadrato della velocità E c =½mv 2 n temperatura (di un solido, liquido o gas) –relativamente alle particelle costituenti è: n indice del loro grado di agitazione n correlata alla loro velocità media  en. cinetica media n calore –forma di energia –da un corpo ad altro con diversa temperatura

53 53 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Cenni di Termodinamica Atmosferica SCALE TERMOMETRICHE DEFINIZIONI E CONVERSIONI

54 54 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Cenni di Termodinamica Atmosferica PROPAGAZIONE DEL CALORE n conduzione –tipico dei solidi –tra due corpi a contatto o tra parti stesso corpo n convezione –tipico dei fluidi –correnti convettive: n si scalda una sezione di fluido n le molecole si spostano all’interno del fluido n trasporto di energia cinetica  trasporto di calore

55 55 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Cenni di Termodinamica Atmosferica PROPAGAZIONE DEL CALORE n irraggiamento (trasferimento radiativo) –propagazione nel vuoto alla velocità luce –tipico del sistema Sole - Terra –assenza di materia –onde elettromagnetiche assorbite e trasformate in calore –corpo emittente: n quantità di radiazione emessa dipende dalla temperatura –corpo assorbente: n quantità di radiazione assorbita dipende dalla superficie n albedo: rapporto tra radiazione riflessa e radiazione totale

56 56 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Cenni di Termodinamica Atmosferica ALBEDO RELAZIONE TRA ALBEDO - TEMPERATURA E ALBEDO CARATTERISICA DI ALCUNE SUPERFICI TERRESTRI

57 57 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Cenni di Termodinamica Atmosferica BILANCIO TERMICO ATMOSFERICO n Sole e Terra emettono energia con un massimo: –Sole: regione visibile VIS dello spettro elettromagnetico –Terra: regione infrarossa IR dello spettro elettromagnetico n radiazione solare VIS raggiunge il suolo terrestre –atmosfera trasparente a radiazione solare VIS –riscaldamento Terra per assorbimento di radiazione solare IR n Terra emette radiazione infrarossa IR n emissione IR Terra parzialmente dispersa nello spazio –parziale assorbimento di radiazione IR da parte atmosfera –riscaldamento atmosfera e riemissione di radiazione IR n Terra assorbe emissione IR atmosfera –riscaldamento Terra (effetto serra)

58 58 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Cenni di Termodinamica Atmosferica BILANCIO TERMICO ATMOSFERICO MASSIMI DI EMISSIONE ENERGETICA SOLARE (VISIBILE) E TERRESTRE (INFRAROSSO) Sole e Terra presentano emissione caratteristica di corpi neri, rispettivamente a temperature di 6000 K e 255 K

59 59 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Cenni di Termodinamica Atmosferica BILANCIO TERMICO ATMOSFERICO n il sistema Terra + atmosfera: –riceve 100 unità di radiazione dal Sole: n 30 disperse (albedo totale) n 70 assorbite: –19 da nubi e atmosfera –51 dal suolo n la superficie terrestre emette: –6 unità IR disperse nello spazio –111 unità assorbite IR dall’atmosfera n l’atmosfera terrestre emette: –64 unità IR disperse nello spazio –96 unità assorbite dalla superficie terrestre

60 60 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Cenni di Termodinamica Atmosferica BILANCIO TERMICO ATMOSFERICO n il sistema Sole / Terra + atmosfera: –unità IR disperse nello spazio: 64+6=70  bilancio con le 70 assorbite  equilibrio radiativo n la superficie terrestre: –unità ricevute: 51 sole + 96 IR = 147 –unità disperse: 6 IR +111 IR = 117  fuori bilancio n vi è radiazione in eccesso da dissipare n altrimenti la superficie terrestre brucerebbe

61 61 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Cenni di Termodinamica Atmosferica BILANCIO TERMICO ATMOSFERICO n trasferimento di calore sensibile: –sensibile: che si può misurare (termometri) –calore si sposta da una località all’altra –variazioni di temperatura in superficie n trasferimento di calore latente: –calore assorbito dall’acqua che evapora –CALORE LATENTE DI EVAPORAZIONE n 600 calorie per trasformare in vapore 1 gr acqua –le correnti convettive trasportano vapore (e energia) –vapore che condensa restituisce la stessa l’energia –CALORE LATENTE DI CONDENSAZIONE n 600 cal per ogni gr di vapore che condensa

62 62 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Cenni di Termodinamica Atmosferica BILANCIO TERMICO ATMOSFERICO RADIAZIONE SOLARE INCIDENTE E BILANCIO ENERGETICO

63 63 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Cenni di Termodinamica Atmosferica BILANCIO TERMICO ATMOSFERICO TRASFERIMENTO DI CALORE SENSIBILE E LATENTE

64 64 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Cenni di Termodinamica Atmosferica ESCURSIONE TERMICA GIORNALIERA n curva insolazione solare –ha il massimo a mezzogiorno n curva emissione IR terrestre –ha il massimo alcune ore dopo n tempo necessario a superficie terrestre per assorbire radiazione solare VIS e riemettere radiazione IR n l’aria si scalda assorbendo radiazione infrarossa n temperatura massima giornaliera viene registrata nel primo pomeriggio

65 65 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Cenni di Termodinamica Atmosferica ESCURSIONE TERMICA GIORNALIERA n sovrapponendo le due curve di emissione: –se curva insolazione supera curva emissione IR:  aumento della temperatura –temperatura sale fino curva IR supera curva sole:  incrocio tra due curve segna massima diurna  circa metà pomeriggio –temperatura cala fino curva sole supera curva IR:  incrocio tra due curve segna minima notturna  subito dopo sorgere del sole

66 66 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Cenni di Termodinamica Atmosferica ESCURSIONE TERMICA GIORNALIERA MASSIME E MINIME GIORNALIERE IN FUNZIONE DELLE CURVE DI IRRAGGIAMENTO SOLARE E DI EMISSIONE INFRAROSSA TERRESTRE

67 67 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Cenni di Termodinamica Atmosferica ESCURSIONE TERMICA GIORNALIERA n notte: –forte emissione IR e assenza di irraggiamento –con cielo sereno radiazione IR dispersa nello spazio –il terreno si raffredda (raffreddamento radiativo) –l’aria è un cattivo conduttore di calore –solo lo strato di aria vicino suolo diviene freddo –al suolo aria più densa che a quote successive –assenza di rimescolamento convettivo –alterato il profilo termico della bassa troposfera –si forma una inversione termica

68 68 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Cenni di Termodinamica Atmosferica ESCURSIONE TERMICA GIORNALIERA RISCALDAMENTO DIURNO E DEFINIZIONE DI CALORE SPECIFICO

69 69 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Cenni di Termodinamica Atmosferica ESCURSIONE TERMICA GIORNALIERA RAFFREDDAMENTO NOTTURNO E FORMAZIONE DI INVERSIONE TERMICA

70 70 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica CIRCOLAZIONE GENERALE ATMOSFERICA n cause fondamentali –differente riscaldamento nelle diverse regioni del globo n riscaldamento maggiore nelle zone tropicali, minore nelle polari n necessità di trasferire calore da equatore verso poli n fine ultimo della circolazione generale atmosferica –ridistribuzione del calore solare (calore sensibile) –riduzione del divario termico tra equatore e polo

71 71 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica CIRCOLAZIONE GENERALE ATMOSFERICA n caso ipotetico –Terra non in rotazione e superficialmente omogenea (oceani)  unica circolazione convettiva meridiana a scala emisferica  Cella di Hadley: n salita di aria in quota all’equatore n flusso in quota verso i poli n discesa di aria al suolo ai poli n flusso in superficie verso equatore

72 72 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica CIRCOLAZIONE GENERALE ATMOSFERICA n caso reale –Terra in rotazione con periodo 24 h n modello a singola Cella di Hadley non più plausibile n modello complesso di circolazione atmosferica n da unica circolazione meridiana a sistema di tre circolazioni: –meridiana interpropicale o Cella di Hadley0° - 30°N –extratropicale o Cella di Ferrel30°N - 60°N –cella polare60°N - 90°N –la rotazione terrestre interviene sulla circolazione atmosferica n introduzione della forza deviante o deviazione di Coriolis

73 73 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica FORZA DEVIANTE o DEVIAZIONE DI CORIOLIS NELL’EMISFERO NORD, UN CORPO IN MOVIMENTO VIENE DEVIATO VERSO DESTRA RISPETTO AD UN OSSERVATORE AL SUOLO

74 74 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica EFFETTI DELLA FORZA DEVIANTE SIMMETRIA CIRCOLAZIONE EMISFERO SUD n deviazione Coriolis agisce in direzione opposta n circolazione atmosferica speculare emisfero nord n a seguire sempre riferimento a emisfero nord –sostituire “nord” con “sud” per riferirsi all’emisfero sud n emisfero nord:alisei da nord-est emisfero sud:alisei da sud-est –“est” e “ovest” si mantengono inalterati nei due emisferi n venti permanenti medie latitudini sempre occidentali

75 75 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica CIRCOLAZIONE GENERALE ATMOSFERICA n circolazione come insieme di moti a diversa scala n scala moti atmosferici –moti verticali n massima estensione: intero spessore troposfera –moti orizzontali meridiani n forte componente in direzione meridiana n massima estensione: fascia latitudinale di  30° –moti orizzontali zonali n forte componente in direzione paralleli n massima estensione: intera circonferenza terrestre

76 76 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica CIRCOLAZIONE GENERALE ATMOSFERICA n conseguenze –venti permanenti superficiali n nordorientali intertropicali (alisei) n venti occidentali medie latitudini (westerlies) n venti orientali polari –sistemi barici dinamici (a carattere permanente) n basse equatoriali n alte subtropicali n basse polari n alte artiche

77 77 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica SISTEMI BARICI DINAMICI n originati dai moti verticali aria –moti conseguenti dinamica circolazione generale n fasce circumpolari di: –bassa pressione n corrispondenza alle fasi ascendenti di aria in quota n equatore, circoli polari –alta pressione n corrispondenza alle fasi discendenti di aria al suolo n tropici, calotte artiche (poli) n nuclei barici dinamici –punti di massimo e minimo barico relativo interni alle fasce n anticicloni rinforzati su Azzorre, Bermuda, Pacifico orientale n cicloni accentuati su Aleutine e Islanda – mantengono stesso andamento in quota e al suolo n H (oppure L) in quota su H (oppure L) al suolo

78 78 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica CIRCOLAZIONI TERMICHE n originano da gradiente orizzontali di temperatura n inizialmente superfici isobariche parallele suolo –in assenza di gradiente barico n diverso riscaldamento del suolo a pressione costante –l’aria scaldata si espande e diminuisce la densità –l’aria raffreddata si contrae e diminuisce la densità n superfici isobariche inclinate all’aumentare della quota n si origina gradiente barico in quota –alta pressione su zona calda –bassa pressione su zona fredda

79 79 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica CIRCOLAZIONI TERMICHE n aria fluisce in quota da zona calda verso zona fredda n perdita di massa in colonna d’aria su zona calda –diminuisce pressione al suolo su zona calda n guadagno di massa in colonna d’aria su zona fredda –aumenta pressione al suolo su zona fredda n gradiente barico al suolo opposto a quello in quota n aria fluisce al suolo da zona fredda verso zona calda –circolazione al suolo come flusso di ritorno di quelle in quota

80 80 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica CIRCOLAZIONI TERMICHE EFFETTO DI DIVERSO RISCALDAMENTO AL SUOLO SU UN CAMPO BARICO UNIFORME: AVVIO DI CIRCOLAZIONE TERMICA IN QUOTA

81 81 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica CIRCOLAZIONI TERMICHE EFFETTO DI DIVERSO RISCALDAMENTO AL SUOLO SU UN CAMPO BARICO UNIFORME: CIRCOLAZIONE TERMICA COMPLETA

82 82 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica CIRCOLAZIONI TERMICHE n stesso origine per fenomeni a scale molto diverse: –mesoscala (centinaio di km): brezze –sinottica (decine di migliaia di km): monsoni n campi barici di origine termica –andamento in quota opposto rispetto al suolo n H (oppure L) al suolo con L (oppure H) in quota n caratteristiche della circolazione termica: –vento al suolo da zone fredde verso zone calde –inversione periodica della circolazione n esempi di circolazioni termiche –brezze: periodo di dodici ore –monsoni: periodo di sei mesi

83 83 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica CIRCOLAZIONI TERMICHE ESEMPI DI CIRCOLAZIONI A MESOSCALA: BREZZE DI MARE E BREZZE DI VALLE

84 84 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica CIRCOLAZIONE EXTRATROPICALE n insieme di circolazioni frazionate –variabilità in intensità ed estensione n incontro tra masse aria fredda polare e calda tropicale –separate dalla linea del fronte polare n formazione di vortici (cicloni extratropicali) –serie vortici ciclonici separati da cellule anticicloniche n scambio termico internamente a ciascun vortice –afflusso di aria calda anteriormente al vortice –afflusso di aria fredda posteriormente al vortice

85 85 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica CIRCOLAZIONE EXTRATROPICALE n i cicloni extratropicali –fenomeni caratterizzati da: n scala spaziale ordine centinaia di miglia n scala temporale ordine alcuni giorni –depressioni interne al campo barico (perturbazioni) –energia da discontinuità termica del fronte polare –muovono da ovest verso est –vortici inseriti nel flusso dei venti occidentali –detti anche n minimi frontali n cicloni frontali

86 86 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica CIRCOLAZIONE EXTRATROPICALE n il fronte polare –separa masse d’aria fredda polare e calda tropicale –circa latitudine 60°N n fascia bassa pressione polare –convergenza dei venti superficiali n venti orientali polari n venti occidentali medie latitudini

87 87 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica CICLOGENESI DELLE MEDIE LATITUDINI FORMAZIONE DI CICLONI EXTRATROPICALI n fase stazionaria –fronte polare stabile –attraverso linea fronte n rapida variazione di temperatura e umidità n wind shear

88 88 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica CICLOGENESI DELLE MEDIE LATITUDINI n fase sviluppo –creazione punto di minimo barico lungo fronte polare n elevato gradiente termico –deformazione “ad onda” della linea fronte polare n fronte freddo e caldo –avvio rotazione antioraria masse aria intorno a minimo n approfondimento minimo e formazione ciclone n ciclone inserito nel flusso occidentale –trasla verso est a kt

89 89 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica CICLOGENESI DELLE MEDIE LATITUDINI n fronte caldo –ad est del minimo –dove ciclone “spinge” aria calda verso nord n fronte freddo –ad ovest del minimo –dove ciclone “tira” aria fredda verso sud n settore caldo –tra i due fronti –a sud del minimo

90 90 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica CICLOGENESI DELLE MEDIE LATITUDINI n fase maturità –fronte freddo raggiunge e sovrappone fronte caldo –formazione occlusione –settore caldo spinto in quota –aumento pressione centrale –progressivo indebolirsi ed esaurirsi del vortice –ripristino linea fronte polare

91 91 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica FRONTI n definizione –FRONTE: zona di transizione tra due diverse masse d’aria n proprietà –estensione orizzontale ordine centinaia miglia –estensione temporale ordine settimana –classificati in base al movimento n freddomassa aria fredda in avanzamento n caldomassa aria calda in avanzamento n stazionarioassenza movimenti apprezzabili n occlusofronte freddo sovrappone fronte caldo

92 92 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica FRONTI n proprietà –per definizione, il fronte identificato su carte al suolo n ma la superficie frontale ha estensione tridimensionale n in quota si hanno fenomeni riconducibili a fronte al suolo –i fronti non sono linee o superfici sottili –transizione tra masse d’aria avviene in una zona frontale –spessori caratteristici da 0.5 a più di 100 miglia n spessore inferiore in prossimità suolo n aumenta con quota –sede di fenomeni pericolosi per il volo n forte turbolenza e wind shear

93 93 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica FRONTE CALDO n zona dove aria calda sostituisce aria fredda n traslazione da SW a NE n dietro fronte aria più calda e umida n rappresentato da linea rossa con semicerchi diretti verso aria fredda in direzione del moto

94 94 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica FRONTE CALDO n aria calda scivola lenta su aria fredda –aria calda meno densa e pesante di quella fredda –aria calda scivola su cuneo di aria fredda n superficie frontale inclinata di pochi gradi

95 95 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica FRONTE CALDO n formazione di nubi stratiformi –innalzandosi, aria calda raffredda e condensa –lenta risalita produce nubi stratiformi n nubi con dimensione orizzontale preponderante –nubi di altezza decrescente ad approssimarsi del fronte n NUBI ALTE:cirri, cirrostrati n NUBI MEDIE:altocumuli, altostrati n NUBI BASSE:strati, nembostrati

96 96 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica FRONTE CALDO

97 97 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica FRONTE CALDO n precipitazioni –appaiono con altostrati –pioggia debole o moderata, pioviggine, neve –debole intensità, lunga durata –a volte evaporano prima del suolo (virga) n variazioni caratteristiche –vento: ruota da SSE a SSW –temperatura: lento aumento n lieve flessione se presenza di virga –pressione:rapida diminuzione –umidità relativa:lento aumento, rapido nelle precipitazioni –visibilità: peggioramento

98 98 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica FRONTE FREDDO n zona dove aria fredda sostituisce aria calda n traslazione da NW a SE n dietro fronte aria più fredda e secca n rappresentato da linea blu con triangoli diretti verso aria calda in direzione del moto

99 99 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica FRONTE FREDDO n aria fredda spinge via violentemente aria calda –aria fredda più densa e pesante di quella calda –aria fredda si incunea sotto quella calda –aria calda sbalzata lungo la linea frontale

100 100 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica FRONTE FREDDO n formazione di nubi cumuliformi –innalzandosi, aria calda raffredda e condensa –violento innalzamento produce nubi cumuliformi n nubi con dimensione verticale preponderante n cumuli, cumulonembi –nubi disposte lungo la linea frontale n precipitazioni –rovesci di pioggia, temporali –forte intensità, breve durata

101 101 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica FRONTE FREDDO

102 102 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica FRONTE FREDDO n variazioni caratteristiche –vento: ruota da SSW a WNW con raffiche –temperatura: rapida diminuzione –pressione:rapido aumento –umidità relativa:diminuzione –visibilità: buona, tranne che nelle precipitazioni

103 103 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica Un ciclone extratropicale, ripreso dal satellite polare NOAA il giorno 18 Luglio 2001 alle ore 5.24 UTC.

104 104 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica ESAURIMENTO DI UNA PERTURBAZIONE n fronte caldo e freddo ruotano attorno minimo barico n fronte freddo più rapido di quello caldo –raggiunge e si sovrappone a quello caldo –si forma occlusione o fronte occluso (caldo o freddo) n si ripristina la linea del fronte polare stazionario –a meno di nuovi squilibri (afflussi di aria esterna al ciclone)

105 105 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica FRONTE OCCLUSO

106 106 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica FRONTE OCCLUSO A CARATTERE FREDDO A CARATTERE CALDO

107 107 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica FRONTE OCCLUSO FREDDO n l’aria fredda post fronte freddo –più fredda rispetto a quella pre fronte caldo n aria calda intermedia –completamente innalzata dal suolo –condensazione rilascia calore latente n ultima energia disponibile per ciclone –terminano i processi di innalzamento aria umida n il ciclone inizia a morire n tempo meteorologico –condizioni prefrontali calde prima del passaggio occlusione –piogge e rovesci al passaggio dell’occlusione –condizioni postfrontali fredde dopo il passaggio occlusione

108 108 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica FRONTE OCCLUSO CALDO n l’aria fredda post fronte freddo –più calda di quella pre fronte caldo –scivola su questa, come in normale fronte caldo n aria calda intermedia –completamente innalzata dal suolo n tempo meteorologico –simile a fronte caldo –precipitazioni più intense –vento più a raffiche e variabile

109 109 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento IL VENTO n spostamento orizzontale di masse d’aria n origine da: –variazioni di temperatura –dislivello barico tra due regioni –rotazione terrestre n forze coinvolte: –forza di gradiente –forza deviante –forza centrifuga –forza d’attrito

110 110 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento FORZA DI GRADIENTE n origina il movimento delle masse d’aria n moto dalle regioni di H a quelle di L pressione n moto perpendicolarmente alle isobare n intensità proporzionale al dislivello barico

111 111 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento FORZA DEVIANTE O DI CORIOLIS DEVIAZIONE DI CORIOLIS (Emisfero Nord) un corpo in movimento viene deviato verso destra rispetto ad un osservatore al suolo n la deviazione dipende da latitudine e velocità: –a parità di latitudine: n venti deboli: deviazione minore n venti intensi: deviazione maggiore –a parità di velocità: n venti equatoriali: deviazione minore n venti polari: deviazione maggiore

112 112 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento FORZA CENTRIFUGA n moto di masse d’aria su traiettoria curvilinea n aria soggetta ad una forza centrifuga avente: –direzione perpendicolare alla traiettoria –verso esterno alla curvatura –intensità: n proporzionale alla velocità del vento n inversamente proporzionale al raggio traiettoria (isobara) n forza centrifuga significativa in caso di: –alte velocità –isobare di corto raggio

113 113 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento FORZA D’ATTRITO n azione dell’ambiente sui bassi strati atmosfera n la forza di attrito: –varia con la natura e la configurazione terreno –più intesa su terreno accidentato, meno sul mare –diminuisce con la quota (nulla a 1000 metri circa) –si oppone al movimento massa d’aria –intensità proporzionale al movimento massa d’aria

114 114 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento MATEMATICAMENTE…. n su una massa d’aria unitaria agiscono le seguenti forze: –f. di gradiente G (unità di massa) = (1/  ) (  p/  x) –f. deviante D (unità di massa) = 2  v sen  –f. centrifugaC (unità di massa) = v 2 / r –f. di attritoA (unità di massa) = K v n  densità aria n  p/  xdislivello barico (variazione di pressione con distanza) n  velocità angolare Terra; (  = 729  rad/s ) n v velocità vento n  latitudine geografica (sen  equat = 0; sen  poli = 1) n rraggio curvatura traiettoria (isobara) n Kcoefficiente d’attrito

115 115 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento COMPOSIZIONE DELLE FORZE VENTO IN QUOTA o GEOSTROFICO vento di gradiente vento geostrofico propriamente detto vento geostrofico con componente ciclostrofica VENTO AL SUOLO

116 116 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento VENTO DI GRADIENTE n caso: –D = 0 n assenza di movimento:v = 0 n lungo linea Equatore: se  = 0°  sen  = 0 n Terra non in rotazione:  = 0 ( MOLTO IPOTETICO !! ) –C = 0 n traiettoria rettilinea –A = 0 n vento in quota n allora: –massa d’aria soggetta solo a forza di gradiente G –muove da alte verso basse pressioni –ha direzione perpendicolare a isobare

117 117 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento VENTO DI GRADIENTE

118 118 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento VENTO GEOSTROFICO n caso: –C = 0 n traiettoria rettilinea –A = 0 n vento in quota n particella di aria a riposo: –inizia movimento per effetto sola forza di gradiente G n non appena velocità del vento v  0: –particella risente forza deviante di Coriolis D

119 119 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento VENTO GEOSTROFICO n la deviazione di Coriolis: –aumenta con velocità vento –produce una rotazione direzione vento verso destra n quando D uguaglia G: –il vento ha direzione parallela alle isobare –la deviazione di Coriolis non ha più effetto n altrimenti vento spirerebbe contrario a G (impossibile)

120 120 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento VENTO GEOSTROFICO

121 121 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento MATEMATICAMENTE…. EQUAZIONE DEL VENTO GEOSTROFICO G + D = 0  G = D sostituendo i valori di G e D si ottiene: VELOCITA’ DEL VENTO GEOSTROFICO v = (1/  )  (  p/  x) / 2  sen  v = (1/f  )  (  p/  x)

122 122 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento VENTO GEOSTROFICO CICLOSTROFICO n caso: –C  0 n traiettoria curvilinea –A = 0 n vento in quota n equilibrio tra G, D e C: –se circolazione ciclonica: n G ha direzione interna L; C esterna n D equilibra la differenza tra G e C: D = G - C –se circolazione anticiclonica: n G ed C hanno entrambe direzione esterna H n D equilibra la somma tra G e C: D = G + C

123 123 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento VENTO GEOSTROFICO CICLOSTROFICO CIRCOLAZIONE CICLONICA

124 124 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento VENTO GEOSTROFICO CICLOSTROFICO CIRCOLAZIONE ANTICICLONICA

125 125 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento MATEMATICAMENTE…. EQUAZIONE VENTO CICLOSTROFICO G + D + C = 0  D = G  C caso “ + “: circolazione anticiclonica caso “ - “: circolazione ciclonica Componente ciclostrofica significativa in caso di: n alte velocità n isobare di corto raggio

126 126 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento In conclusione: n il vento geostrofico è un vento teorico che: –approssima bene il vento reale in quota –ha velocità costante (vento stazionario) –si muove parallelamente alle isobare lasciando: REGOLA DI BUYS BALLOT PER VENTO GEOSTROFICO n emisfero nord: basse pressioni a sinistra - alte a destra n emisfero sud:contrario –velocità proporzionale al dislivello barico n a pari distanza: maggiore differenza pressione, più alta velocità n su una mappa meteo: isobare strette alta velocità vento

127 127 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento VENTO AL SUOLO n Forza dovuta all’attrito (caso A  0) –rallenta la velocità –devia il vento geostrofico verso basse pressioni –nulla oltre quota di 1000 metri

128 128 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento VENTO AL SUOLO n sugli oceani: –velocità  70% velocità vento geostrofico –deviazione di 10°-20° direzione vento geostrofico n sui continenti: –velocità  40% velocità vento geostrofico –deviazione di 40°-50° direzione vento geostrofico n a quota di 1000 metri: –attrito nullo –vento geostrofico

129 129 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento VENTO AL SUOLO

130 130 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento MATEMATICAMENTE…. R = G + D + C + A EQUAZIONE GENERALE DEL VENTO n se R = 0: –la particella mantiene velocità costante n Primo Principio Dinamica: u n corpo tende a mantenere il proprio stato di quiete o di moto rettilineo uniforme, fino a quando non intervengono cause esterne (forze) a sollecitarlo. n se R  0: –variazione in velocità o direzione della particella n Secondo Principio Dinamica: quando ad un corpo di massa m viene applicata una forza F, esso acquista un’accelerazione a, con verso e direzioni coincidenti alla forza, tale per cui F = m a

131 131 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento RAPPRESENTAZIONE DEL VENTO n il vento viene: –identificato con la direzione di provenienza n il vettore vento: –punta nel verso di scorrimento –è munito di “barbe” in coda, che ne rappresentano l’intensità: n 5 nodi: trattino corto n 10 nodi:trattino lungo n 50 nodi: triangolino

132 132 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento UNITA’ DI MISURA DEL VENTO n l’intensità del vento viene misurata in: –chilometri per ora KM/H –metri per secondo M/S –nodi KT 1 KT = 1,852 KM/H = 0,5144 M/S n unità di misura: –ICAO prevede KM/H –la scelta è lasciata a decisione nazionale –KT riconosciuto come standard a tempo indeterminato (anche l’Italia lo ha adottato) –M/S utilizzato nell’est europeo

133 133 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento LA SCALA ANEMOMETRICA BEAUFORT

134 134 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento LA ROSA DEI VENTI Il nome dei venti è stato assegnato dai Veneziani, che chiamarono, avendo come centro il Mar Ionio: Grecale: da NE (Grecia) Maestrale: da NW (Venezia) Scirocco: da SE (Siria) Libeccio: da SW (Libia)

135 135 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento LA ROSA DEI VENTI

136 136 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento VENTI PARTICOLARI n venti permanenti –alisei (trade winds) –venti occidentali (westerlies) n venti periodici –monsoni –brezze di mare e di terra n venti catabatici o di caduta –il foehn

137 137 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento LE BREZZE DI MARE E DI TERRA n ore diurne: –suolo si scalda più velocemente del mare –aria a contatto con il suolo: n diviene più calda di quella a contatto con il mare n si solleva in quota n determina un richiamo dal mare di aria nei bassi strati  brezza di mare –la brezza di mare: n si manifesta dalla tarda mattinata n intensità max nel pomeriggio n si annulla in serata n ore notturne: –suolo si raffredda più rapidamente del mare –nei bassi strati si determina un flusso contrario  brezza di terra (da mezzanotte a poco dopo alba)

138 138 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento LE BREZZE DI MARE E DI TERRA n limitato strato atmosferico n in quota hanno venti di ritorno: –intensità più debole –chiudono il ciclo verticale della circolazione n intensità: –modesta ( nodi) –brezza di mare più forte brezza terra n il regime delle brezze: –viene solitamente mascherato da altri venti –può modificare intensità e direzione venti persistenti

139 139 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento LE BREZZE DI MONTE E DI VALLE n ore diurne: –maggior riscaldamento dei pendii –aria più leggera tende a portarsi in quota –richiamo di aria da fondo valle  brezze di valle n ore notturne: –forte raffreddamento notturno aria lungo i pendii –aria più pesante scivola a valle anche aiutata da gravità  brezze di monte

140 140 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento IL FOEHN: EFFETTO STAU-FOEHN n vento di caduta caldo e asciutto (UR del 18-20%) n aria fredda umida da Atlantico settentrionale: –impatta l’arco alpino –sopravvento aria umida in ascesa: n si raffredda di -0,6°C/100m) n scarica umidità (stau - foehn wall) –sottovento aria secca in discesa: n si scalda di +1°C/100m n scende verso Pianura Padana (foehn) n effetto stau-foehn: –presente su tutte catene montuose –nomi diversi: n chinook sulle Montagne Rocciose n ghibli in Libia

141 141 Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento Una bella immagine di foehn ripresa dal di foehn ripresa dal satellite Meteosat, nel campo del visibile, il 10 Marzo 2000 alle ore UTC


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