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Temperatura ed energia La pressione – I venti

Lezione 2: Temperatura, pressione, vento La temperatura di un corpo è una misura di quanta energia di moto (energia cinetica) le molecole di un materiale possiedo Più alta è la temperatura, maggiore è la velocità media delle molecole Allo zero assoluto, l’energia cinetica delle molecole è nulla.

Lezione 2: Temperatura, pressione, vento Le scale di temperatura I termometri misurano la temperatura dei corpi Le scale termometriche maggiormente utilizzate sono: Celsius o Centigrada °C Fahrenheit °F Kelvin K Formule di conversione °C= 5/9 (°F-32) °F= (9/5 °C) +32 K= °C + 273

Lezione 2: Temperatura, pressione, vento Il processo di trasferimento di calore Conduzione : le molecole trasferiscono energia per contatto diretto; Convezione: il trasferimento di calore avviene per mezzo di un fluido (aria o acqua) interposto tra corpi a temperature differenti. - In meteorologia, la convezione è generalmente associata ai moti verticali del fluido - L’avvezione ha lo stesso significato della convezione, solo che si manifesta sul piano orizzontale. Irraggiamento: Il trasferimento di calore non richiede un contatto tra i corpi che scambiano calore, e non richiede la presenza di un fluido interposto

Lezione 2: Temperatura, pressione, vento Alcuni importanti concetti termodinamici: il calore latente 1 caloria = quantità di energia necessaria per aumentare la temperatura di un grammo d’acqua da 14,5°C a 15,5°C

Lezione 2: Temperatura, pressione, vento Alcuni importanti concetti termodinamici: il processo adiabatico È un processo che avviene senza trasferimento di calore tra il sistema (es. una particella d’aria) e l’ambiente circostante. In un processo adiabatico ad una compressione corrisponde sempre un riscaldamento e ad una espansione corrisponde sempre un raffreddamento. Tutti i processi che avvengono nell’atmosfera possono essere considerati adiabatici.

Lezione 2: Temperatura, pressione, vento Alcuni importanti concetti termodinamici: la radiazione elettromagnetica Legge di Stefan- Boltzman: E = energia radiante (costante di Stefan)

Lezione 2: Temperatura, pressione, vento Alcuni importanti concetti termodinamici: la radiazione elettromagnetica 2897 Legge di Wien: Esempio: Spettro elettromagnetico del Sole

Lezione 2: Temperatura, pressione, vento Spettro elettromagnetico del Sole e della Terra

Lezione 2: Temperatura, pressione, vento Il sole, a circa 5700°C, emette circa 4x1026 Watt La terra, a circa 15°C, emette circa 2x1017 Watt che è esattamente l’energia che riceve dal sole: la terra è quindi in EQUILIBRIO TERMICO cioè emette tanta energia quanta ne riceve (altrimenti si scalderebbe disastrosamente) ma mentre la riceve come luce visibile dal sole, la riemette come raggi infrarossi (invisibili) in tutte le direzioni. Anche la luna fa lo stesso ma è molto diversa dalla terra: perché? Perché non ha un’atmosfera!!

Lezione 2: Temperatura, pressione, vento L’effetto serra naturale

Lezione 2: Temperatura, pressione, vento

Lezione 2: Temperatura, pressione, vento L’aria nella bassa atmosfera è riscaldata dal basso. Il sole riscalda la terra; l’aria al di sopra si riscalda per conduzione, convezione ed irraggiamento. Un ulteriore riscaldamento si verifica a causa del rilascio di calore latente all’interno della nube durante il processo di condensazione.

Lezione 2: Temperatura, pressione, vento

Lezione 2: Temperatura, pressione, vento Visto che le latitudini polari ricevono un numero maggiore di ore durante l’estate, perché non hanno anche le temperature più alte? Perché le temperature massime non si registrano al solstizio d’estate? Che cosa succederebbe se cambiasse l’inclinazione dell’asse polare? (avremo più o meno stagionalità con un angolo maggiore? E cosa succederebbe con l’inclinazione a 0° e 90°?)

Lezione 2: Temperatura, pressione, vento

Lezione 2: Temperatura, pressione, vento Temperatura media alla superficie terrestre in gennaio (SX) e luglio (DX) Isoterma = linea che unisce i punti alla stessa temperatura

Lezione 2: Temperatura, pressione, vento Variazione termica stagionale

Lezione 2: Temperatura, pressione, vento

Lezione 2: Temperatura, pressione, vento La pressione atmosferica è causata dal peso della colonna d’aria sovrastante su una superficie unitaria Essa, di conseguenza diminuisce con la quota A parità di pressione al suolo, la colonna di aria fredda sarà più bassa della colonna di aria più calda La pressione varia enormemente con la quota, ma sono le più piccole variazioni di pressione sul piano orizzontale a determinare i venti e i sistemi meteorologici.

Lezione 2: Temperatura, pressione, vento Gli strumenti per la misura della pressione sono i barometri a mercurio La pressione si ricava misurando il peso della colonna di mercurio dove è la densità del mercurio g è la gravità h l’altezza della colonna di mercurio Al livello del mare la pressione media è: 1013.25 hpa = 76 cm Hg = 29.92 inch Hg

Lezione 2: Temperatura, pressione, vento Isobara= linea che congiunge i punti aventi la stessa pressione

Ente che ha prodotto la mappa Validità Data e ora del rilevamento Tipo di mappa

Configurazioni bariche: 1 = promontorio 2 = saccatura 3 = sella Anticiclone Depressione 1 3 2

Lezione 2: Temperatura, pressione, vento Le carte in quota sono mappe a pressione costante e mostrano la variazione dell’altezza di una superficie isobarica. Le linee su una mappa in quota rappresentano l’altezza della superficie isobarica a cui la mappa si riferisce e sono quindi delle ISOIPSE. Tale altezza in termini meteorologici si chiama GEOPOTENZIALE indicato con la lettera z (si misura in dam geop) Le superfici isobariche standard maggiormente utilizzate in meteorologia sono: 850 hpa; 700 hpa; 500 hpa; 300 hpa

Individuare Isoipsa 5520 metri geopotenziali; promontorio e saccatura 1 2

Lezione 2: Temperatura, pressione, vento Il vento Le differenze di temperatura tra oceani e continenti provoca delle variazioni di pressione Le differenze di pressione danno origine alle forze che provocano i moti atmosferici La forza di gradiente (PGF) si esercita ortogonalmente alle isobare ed è uguale a : Più vicine sono le isobare maggiore è la forza di gradiente

Lezione 2: Temperatura, pressione, vento Le altre forze che agiscono sul vento sono: La forza di Coriolis (CF) La forza centripeta (c) La forza di gravità (g) L’attrito (F)

Lezione 2: Temperatura, pressione, vento I venti che spirano a quote superiori ai 1000 metri sono il risultato degli effetti della forza di gradiente (PGF) e della forza di Coriolis (CF) Questo vento viene definito VENTO GEOSTROFICO f = parametro di Coriolis che dipende dalla latitudine; = densità dell’aria

Lezione 2: Temperatura, pressione, vento Nelle vicinanze del suolo, bisogna tenere in considerazione l’attrito esercitato dal terreno. Questo riduce l’intensità del vento, riducendo anche la forza di Coriolis che non risulterà più opposta alla forza di gradiente. Il risultato è una deviazione verso le basse pressioni del vento. Nel caso di configurazioni chiuse, il risultato sarà un flusso convergente intorno ai cicloni e un flusso divergente intorto agli anticicloni.

Venti in quota Venti al suolo

Lezione 2: Temperatura, pressione, vento La forza del vento dipende dal gradiente di pressione I venti in quota spirano parallelamente alle isobare Nell’emisfero nord i venti spirano in senso orario intorno alle alte pressioni e in senso antiorario intorno alle depressioni I venti al suolo sono leggermente deviati verso le basse pressioni Essendo un elemento vettoriale il vento va definito usando la direzione di provenienza e l’intensità espressa in metri/secondo o nodi (Kts) 1 Kts = 1,852 Km/h = 0,5 m/s

Lezione 2: Temperatura, pressione, vento Gli strumenti per misurare il vento sono gli ANEMOMETRI I più comuni sono a coppe di Robinson. Le coppe girano in maniera proporzionale alla velocità del vento. Altri anemometri sono a eliche. Una banderuola indica invece la direzione di provenienza del vento.