05 – Pressione e venti Corso di “Geografia fisica” Scuola di Scienze e Tecnologie L-32 / L-34 – Scienze geologiche, dell’ambiente e della natura Corso di “Geografia fisica” Modulo “Fisica dell’atmosfera e dell’Idrosfera” Prof. Carlo Bisci 05 – Pressione e venti

Pressione atmosferica e moti dell’aria La pressione atmosferica è l’effetto del peso (massa * gravità) della colonna d’aria che sovrasta un punto, per cui decresce con la quota. La sua distribuzione, a parità di quota, non è però omogenea, a causa di venti (movimenti prevalentemente orizzontali) e correnti (prevalentemente verticali) d’aria. I moti dell’aria sono in massima parte innescati da differenze di temperatura. Infatti, riscaldandosi, le particelle di gas acquisiscono maggiore energia cinetica che porta all’espansione della massa d’aria, che diviene più leggera di quella circostante più fresca (e, quindi, per il principio di Archimede, a sollevarsi). In questo modo del calore viene trasferito in quota. Geografia fisica - Modulo “Fisica dell’Atmosfera e dell’Idrosfera” Prof. Carlo Bisci

Sollevamento adiabatico Una volta che una massa d’aria calda comincia a risalire nell’atmosfera, si trova ad essere progressivamente sottoposta ad una pressione inferiore, per cui si espande fino a raggiungere la stessa pressione dell’aria circostante, senza scambiare calore con essa (espansione adiabatica libera). L’espansione porta a distribuire la stessa quantità di calore in un volume d’aria maggiore, per cui la temperatura della massa d’aria in ascensione cala progressivamente. La risalita termina quando la bolla d’aria, espandendosi e raffreddandosi, arriva ad essere in equilibrio (stessa temperatura e pressione) con l’aria circostante (principio di funzionamento delle mongolfiere) Geografia fisica - Modulo “Fisica dell’Atmosfera e dell’Idrosfera” Prof. Carlo Bisci

Inversione termica In genere, salendo in verticale nella troposfera la temperatura decresce costantemente (seppure con gradienti diversi); in alcuni casi si può però avere la presenza di masse d’aria più calde che sovrastano livelli più freddi (inversione termica), bloccando la risalita di bolle in sollevamento adiabatico libero. Questo fenomeno è particolarmente diffuso nelle valli, dove la predita di calore per radiazione causa un aumento nel raffreddamento notturno dell’aria. Il blocco alla corrente ascensionale produce un ristagno al suolo non solo dell’aria ma anche dei suoi inquinanti, i cui livelli vengono a crescere rapidamente. E’ anche responsabile della formazione di buona parte delle coltri di nebbia. Geografia fisica - Modulo “Fisica dell’Atmosfera e dell’Idrosfera” Prof. Carlo Bisci

Sollevamento adiabatico e pressione al suolo Nel momento in cui una massa d’aria si riscalda e quindi risale (corrente ascensionale termica), viene a crearsi un “vuoto” nella sua posizione originale, ovvero una diminuzione della pressione locale. Questo comporta un immediato flusso d’aria (vento) dalle aree circostanti in cui la temperatura dell’aria è minore e, di conseguenza, la pressione è maggiore. In linea di massima, quindi, avremo: basse pressioni nelle zone più calde alte pressioni in quelle più fredde. Da questo consegue che i venti al suolo tenderanno in genere ad andare dalle zone più fredde verso quelle più calde. Geografia fisica - Modulo “Fisica dell’Atmosfera e dell’Idrosfera” Prof. Carlo Bisci

Brezze di mare Nelle aree costiere, durante il dì la terra (riscaldandosi più rapidamente) crea bolle d’aria calda che si sollevano, richiamando aria più fresca dal mare (brezze di mare, la cui intensità è massima nei momenti più caldi del giorno, in cui è massima la differenza di temperatura tra terra e acqua). Le masse d’aria provenienti dal mare determinano però un abbassamento di pressione nella loro area di provenienza, richiamando verso il basso, per subsidenza, le masse d’aria sovrastanti (corrente discensionali fresche). In quota, questa subsidenza, a sua volta produce un abbassamento di pressione (a cui sopra la terraferma fa riscontro un incremento di pressione dovuto alla risalita della bolla calda), per cui viene a determinarsi un vento di quota avente verso opposto (da terra verso mare) che chiude il ciclo termico. Geografia fisica - Modulo “Fisica dell’Atmosfera e dell’Idrosfera” Prof. Carlo Bisci

Brezze di terra Durante la notte, invece, la terra si raffredda rapidamente fino ad essere più fresca del mare; a questo punto, in analogia con quanto visto prima, viene ad innescarsi una corrente d’aria da terra verso mare (brezza di terra) che raggiunge la sua massima intensità nel momento in cui è massima la differenza di temperatura tra terra e mare (poco dopo il sorgere del Sole). Logicamente, l’intensità delle brezze di mare e di terra è maggiore durante i mesi più caldi, mentre (alle nostre latitudini) non si attivano durante i mesi freddi. In generale: i centri di alta pressione sono legati a basse temperature e prendono il nome di anticicloni, i centri di bassa pressione sono legati ad alte temperature e prendono il nome di cicloni. Geografia fisica - Modulo “Fisica dell’Atmosfera e dell’Idrosfera” Prof. Carlo Bisci

Centri stagionali di pressione – mesi caldi Cambiando scala spazio-temporale, fenomeni analoghi caratterizzano le terre emerse e gli oceani nel corso delle stagioni. Avremo quindi che durante la stagione calda si verranno a formare centri di alta pressione sugli oceani e di bassa pressione sui continenti, con prevalenza di venti di origine marittima. In particolare, per quanto riguarda l’emisfero nord, è importante notare i due principali centri estivi di alta pressione: l’Anticiclone delle Azzorre (nell’Atlantico) l’Anticiclone delle Hawaii (nel Pacifico). Geografia fisica - Modulo “Fisica dell’Atmosfera e dell’Idrosfera” Prof. Carlo Bisci

Centri stagionali di pressione – mesi freddi All’inverso, durante la stagione fredda saranno i continenti (più freddi) ad ospitare i centri di alta pressione e gli oceani (più caldi) ad essere caratterizzati da basse pressioni, con prevalenza di venti di origine continentale. Nell’emisfero nord, i due principali centri invernali di alta pressione sono: l’Anticiclone Siberiano (in Asia), l’Anticiclone Canadese (in America). Geografia fisica - Modulo “Fisica dell’Atmosfera e dell’Idrosfera” Prof. Carlo Bisci

Centri permanenti di pressione In base alla stessa logica, per cui alle zone più fredde si associa un centro di alta pressione e a quelle più calde un centro di bassa pressione. È intuitivo, quindi, che i Poli ospitino in permanenza anticicloni, mentre la fascia equatoriale è interessata da un centro di che fluttua stagionalmente in funzione della variazione dell’insolazione. A latitudini intermedie, invece, la situazione è più complessa e sono presenti una fascia di alte pressioni oscillante intorno ai Tropici e una intorno ai paralleli 60° (più discontinua e variabile, in funzione anche dei centri stagionali di pressione). Geografia fisica - Modulo “Fisica dell’Atmosfera e dell’Idrosfera” Prof. Carlo Bisci

Variazioni stagionali dei centri di pressione Geografia fisica - Modulo “Fisica dell’Atmosfera e dell’Idrosfera” Prof. Carlo Bisci

Forza di Coriolis La rotazione della Terra fa sì che tutti gli oggetti sulla superficie terrestre e nell’atmosfera ruotino intorno all’asse terrestre ad una velocità proporzionale alla loro distanza da esso (ovvero, a parità di quota, al coseno della latitudine), che sarà quindi massima all’Equatore e nulla ai Poli. Geografia fisica - Modulo “Fisica dell’Atmosfera e dell’Idrosfera” Prof. Carlo Bisci

Forza di Coriolis Di conseguenza, una massa d’aria che da un centro di alta pressione si muove verso uno di bassa pressione, fluendo in direzione dell’Equatore si troverà ad avere un eccesso di velocità verso Est rispetto al terreno sottostante, e verrà quindi deflessa verso Est. Viceversa, se si sposta verso latitudini maggiori avrà una carenza di velocità verso Est, per cui verrà deflessa verso Ovest. Geografia fisica - Modulo “Fisica dell’Atmosfera e dell’Idrosfera” Prof. Carlo Bisci

Movimenti ciclonici e venti Le masse d’aria che escono dagli anticicloni per raggiungere i cicloni non seguono quindi una linea retta, ma dapprima una spirale uscente dal centro di alta pressione e quindi una spirale entrante verso il centro di bassa pressione. I venti risulteranno quindi grossomodo tangenziali a cerchi concentrici centrati sui centri di alta e di bassa pressione. Al suolo, questa tendenza è meno regolare a causa dell’attrito con il terreno e con le sue irregolarità. Geografia fisica - Modulo “Fisica dell’Atmosfera e dell’Idrosfera” Prof. Carlo Bisci

Movimenti ciclonici in quota Anche le correnti ascensionali e discensionali (nei cicloni e negli anticicloni, rispettivamente) sono affette dalla Forza di Coriolis, per cui anche il loro moto risulterà a spirale. Geografia fisica - Modulo “Fisica dell’Atmosfera e dell’Idrosfera” Prof. Carlo Bisci

Circolazione globale La distribuzione dei centri di pressione permanenti determina la circolazione globale delle masse d’aria, che può essere schematizzata (per ogni emisfero) in tre celle di circolazione convettiva. Cella polare Cella delle medie latitudini Cella di Hadley Geografia fisica - Modulo “Fisica dell’Atmosfera e dell’Idrosfera” Prof. Carlo Bisci

Venti prevalenti Al suolo, tali celle determinano l’instaurarsi di venti abbastanza costanti. Intorno ai Poli, venti geostrofici spirano verso le latitudini inferiori disponendosi da Est, mentre nella fascia intertropicale sono presenti gli Alisei, che vanno verso la bassa pressione equatoriale spirando anch’essi all’incirca da Est. Alle medie latitudini, prevalgono invece i venti da Ovest. Geografia fisica - Modulo “Fisica dell’Atmosfera e dell’Idrosfera” Prof. Carlo Bisci

Velocità del vento e gradiente barico La velocità dei venti dipende dal gradiente barico, ovvero dall’entità della variazione laterale di pressione atmosferica, e viene generalmente espressa in gradi Beaufort. Geografia fisica - Modulo “Fisica dell’Atmosfera e dell’Idrosfera” Prof. Carlo Bisci

Monsoni Ci sono vaste zone, come tutta l’area indocinese, che sono sistematicamente interessate da una forte alternanza stagionale tra masse d’aria continentale durante la stagione fredda e masse d’aria oceaniche durante la stagione calda; i venti che determinano questa peculiare condizione sono detti Monsoni. Geografia fisica - Modulo “Fisica dell’Atmosfera e dell’Idrosfera” Prof. Carlo Bisci

Pressione e venti a Gennaio In funzione della distribuzione dei centri di alta e bassa pressione (stagionali e permanenti) si ha una variazione annuale della direzione e dell’intensità media dei venti. Geografia fisica - Modulo “Fisica dell’Atmosfera e dell’Idrosfera” Prof. Carlo Bisci

Pressione e venti a Luglio In funzione della distribuzione dei centri di alta e bassa pressione (stagionali e permanenti) si ha una variazione annuale della direzione e dell’intensità media dei venti. Geografia fisica - Modulo “Fisica dell’Atmosfera e dell’Idrosfera” Prof. Carlo Bisci

Venti in quota Nella parte superiore della Troposfera, i venti hanno in linea di massima una provenienza occidentale alle medie e alte latitudine e orientale sopra la fascia equatoriale, con tendenza alla vorticità lungo le aree tropicali, anche se possono formarsi “onde” in quota. Geografia fisica - Modulo “Fisica dell’Atmosfera e dell’Idrosfera” Prof. Carlo Bisci

Corrente a getto Le onde in quota contribuiscono sensibilmente al trasferimento di calore tra fasce a latitudine diversa. Ad alta quota (intorno ai 10-12 Km), in corrispondenza dei limiti tra le diverse celle di circolazione globale, sono presenti fasce in cui i venti hanno velocità particolarmente elevate (fino a oltre 450 Km/h), chiamate correnti a getto, molto importanti per la navigazione aerea, la cui posizione e il cui andamento variano abbastanza irregolarmente. Geografia fisica - Modulo “Fisica dell’Atmosfera e dell’Idrosfera” Prof. Carlo Bisci

Venti locali Esistono situazioni in cui sono fattori locali, in assenza di forti gradienti barici, a determinare l’instaurarsi di venti locali (in genere di minore energia), come ad esempio al fascia litoranea, per cui si è detto a proposito delle brezze di mare e di terra. Un fenomeno simile determina l’instaurarsi delle brezze di monte (diurne) e di valle (notturne). Un altro gruppo di venti locali sono quelli detti catabatici, che scendono da vasti altopiani sopra cui si accumulano masse d’aria fredda che defluiscono verso valle. Geografia fisica - Modulo “Fisica dell’Atmosfera e dell’Idrosfera” Prof. Carlo Bisci