02 - Climatologia LM-4 – Architettura Scuola di Architettura e Design “Eduardo Vittoria” LM-4 – Architettura Laboratorio di pianificazione della città e del paesaggio Modulo “Geomorfologia del Paesaggio” Prof. Carlo Bisci 02 - Climatologia

Climatologia – Premesse La Climatologia, materia tipica delle Scienze naturali, studia la distribuzione e la variazione areale e temporale dei valori medi dei fattori del clima (temperature, precipitazioni, venti, umidità, pressione, insolazione ecc.); si tratta di una scienza completamente diversa dalla Meteorologia, che invece studia l’evoluzione a brevissimo termine di singoli fenomeni atmosferici ed è una branca della Fisica dell’Atmosfera. Lo studio e la classificazione di un clima richiedono procedure scientifiche lunghe e complesse, dati i molteplici elementi che lo caratterizzano e fattori che lo determinano. La caratterizzazione climatica può essere riferita a: grandi territori della superficie terrestre, distinti per fasce di latitudine e/o altitudine (clima zonale). ”area vasta”, individuata sulla base di caratteristici e ricorrenti assetti geografici (clima regionale); singole località (microclima); porzioni di territorio molto limitate (topoclima). Laboratorio di Pianificazione della Città e del Paesaggio - Modulo “Geomorfologia del Paesaggio” Prof. Carlo Bisci

Climatologia – Il Sole circa 5’700 °C 20 °C circa -270 °C -90 - +60°C Laboratorio di Pianificazione della Città e del Paesaggio - Modulo “Geomorfologia del Paesaggio” Prof. Carlo Bisci

Climatologia – La radiazione solare Partendo dalla Legge di Stefan e dalla Legge di Planck, è possibile dedurre che la lunghezza dell’onda elettromagnetica emessa da un corpo è proporzionale alla quarta potenza dell’inverso della sua temperatura. λ = 1/ T4 Laboratorio di Pianificazione della Città e del Paesaggio - Modulo “Geomorfologia del Paesaggio” Prof. Carlo Bisci

Climatologia – Spettro della REM Laboratorio di Pianificazione della Città e del Paesaggio - Modulo “Geomorfologia del Paesaggio” Prof. Carlo Bisci

Climatologia – Interazioni della REM con la materia La REM, incontrando la materia, può essere: TRASMESSA (corpo trasparente) RIFLESSA (corpo “chiaro”) ASSORBITA (corpo “scuro”) Per la legge della conservazione dell’energia: I = T + R + A R T A I Laboratorio di Pianificazione della Città e del Paesaggio - Modulo “Geomorfologia del Paesaggio” Prof. Carlo Bisci

Climatologia – Assorbimento e riemissione della REM La radiazione assorbita provoca alterazioni a livello atomico, molecolare e strutturale che comportano un incremento dell'energia. Questa si riflette nel riscaldamento del corpo che, quindi, emetterà REM compatibile con la sua nuova temperatura. La Terra, che ha una temperatura media di circa 300°K, ri-emette nella lunghezza d'onda dell'Infrarosso termico. Laboratorio di Pianificazione della Città e del Paesaggio - Modulo “Geomorfologia del Paesaggio” Prof. Carlo Bisci

Climatologia – Riscaldamento dell’aria L'aria è trasparente alla REM emessa dal Sole, per cui il suo riscaldamento per insolazione è minimo, mentre è molto più assorbente rispetto alle radiazioni a bassa frequenza dell' IR termico, per cui il riscaldamento dell'aria dipende soprattutto dalla riemissione da parte di terra ed acqua. L'atmosfera (soprattutto CO2 e vapore acqueo) non è trasparente all'infrarosso termico (effetto serra) Laboratorio di Pianificazione della Città e del Paesaggio - Modulo “Geomorfologia del Paesaggio” Prof. Carlo Bisci

Climatologia – I gas serra Laboratorio di Pianificazione della Città e del Paesaggio - Modulo “Geomorfologia del Paesaggio” Prof. Carlo Bisci

Climatologia – L’effetto serra Laboratorio di Pianificazione della Città e del Paesaggio - Modulo “Geomorfologia del Paesaggio” Prof. Carlo Bisci

Climatologia – L’atmosfera terrestre L'atmosfera terrestre può essere suddivisa in 5 livelli concentrici, con pressione progressivamente decrescente. Tutti i fenomeni meterorici avvengono solo entro la troposfera, che è composta principalmente di azoto (78%) e ossigeno (21%); tra gli altri componenti, sono particolarmente importanti i gas serra come l'anidride carbonica (0.035%) ed il vapor acqueo (tra 0% e 6%). Climatologia – L’atmosfera terrestre Laboratorio di Pianificazione della Città e del Paesaggio - Modulo “Geomorfologia del Paesaggio” Prof. Carlo Bisci

Climatologia – Gradiente termico verticale Nella troposfera, in media, la temperatura decresce di 6.5 °C per ogni km di quota. Laboratorio di Pianificazione della Città e del Paesaggio - Modulo “Geomorfologia del Paesaggio” Prof. Carlo Bisci

Climatologia – Spessore della troposfera A causa della rotazione terrestre, la troposfera ha uno spessore variabile da circa 8 km ai Poli a circa 17 km all'Equatore Laboratorio di Pianificazione della Città e del Paesaggio - Modulo “Geomorfologia del Paesaggio” Prof. Carlo Bisci

Climatologia – Stagioni L'alternarsi delle stagioni è la conseguenza dell'inclinazione dell'asse terrestre rispetto al piano dell'orbita che compie intorno al Sole Laboratorio di Pianificazione della Città e del Paesaggio - Modulo “Geomorfologia del Paesaggio” Prof. Carlo Bisci

Climatologia – Insolazione e temperatura L’insolazione dipende soprattutto dalla latitudine, dalla stagione, dalla copertura nuvolosa e dall'esposizione del terreno. La temperatura, a sua volta, dipende dall’insolazione Laboratorio di Pianificazione della Città e del Paesaggio - Modulo “Geomorfologia del Paesaggio” Prof. Carlo Bisci

Climatologia – Inclinazione dell’asse terrestre L'effetto complessivo dell'inclinazione dell'asse terrestre consiste in un incremento dell'insolazione alle alte latitudini ed una sua diminuzione alle basse latitudini. Di conseguenza, si ha anche un'analoga variazione nelle temperature medie. Climatologia – Inclinazione dell’asse terrestre Laboratorio di Pianificazione della Città e del Paesaggio - Modulo “Geomorfologia del Paesaggio” Prof. Carlo Bisci

Climatologia – Distribuzione delle temperature Laboratorio di Pianificazione della Città e del Paesaggio - Modulo “Geomorfologia del Paesaggio” Prof. Carlo Bisci

Climatologia – Differenze terra / acqua La terra, in generale, si riscalda e si raffredda più rapidamente dell'acqua per diversi motivi: Nell'acqua la REM penetra più profondamente Nell'acqua sono possibili moti di rimescolamento L'acqua ha un calore specifico più elevato Sull'acqua l'evaporazione è massima Di conseguenza, nei momenti più caldi (primo pomeriggio / estate) la terraferma tende ad essere più calda del mare; nei momenti più freddi (notte, inverno), invece, tende ad essere più fredda. Laboratorio di Pianificazione della Città e del Paesaggio - Modulo “Geomorfologia del Paesaggio” Prof. Carlo Bisci

Climatologia – Sollevamento adiabatico Una massa d'aria riscaldata tende ad espandersi per la sua maggiore energia cinetica. Espandendosi, diminuisce la propria densità per cui comincia a sollevarsi (principio di Archimede) ed a raffreddarsi “quasi adiabaticamente”, ovvero senza scambiare sensibili quantità di calore con l’esterno (solo minor calore per unità di volume). Salendo, incontra masse d'aria a pressione inferiore, per cui continua ad espandersi, sempre senza scambiare calore con le masse circostanti (processo adiabatico). Questa espansione-salita termina quando l'aria che risale raggiunge temperatura e pressione di quella circostante. Laboratorio di Pianificazione della Città e del Paesaggio - Modulo “Geomorfologia del Paesaggio” Prof. Carlo Bisci

Climatologia – Brezze di mare e di terra Laboratorio di Pianificazione della Città e del Paesaggio - Modulo “Geomorfologia del Paesaggio” Prof. Carlo Bisci

Climatologia – Centri di pressione stagionali Dato che l'aria calda tende salire, nelle aree più calde vengono a crearsi zone di bassa pressione e in quelle più fredde zone di alta pressione Laboratorio di Pianificazione della Città e del Paesaggio - Modulo “Geomorfologia del Paesaggio” Prof. Carlo Bisci

Climatologia – Sistemi di circolazione Laboratorio di Pianificazione della Città e del Paesaggio - Modulo “Geomorfologia del Paesaggio” Prof. Carlo Bisci

Climatologia – Forza di Coriolis Laboratorio di Pianificazione della Città e del Paesaggio - Modulo “Geomorfologia del Paesaggio” Prof. Carlo Bisci

Climatologia – Alta pressione polare e onde Laboratorio di Pianificazione della Città e del Paesaggio - Modulo “Geomorfologia del Paesaggio” Prof. Carlo Bisci

Climatologia – Ciclogenesi Laboratorio di Pianificazione della Città e del Paesaggio - Modulo “Geomorfologia del Paesaggio” Prof. Carlo Bisci

Climatologia – Cicloni e anticicloni Laboratorio di Pianificazione della Città e del Paesaggio - Modulo “Geomorfologia del Paesaggio” Prof. Carlo Bisci

Climatologia – Distribuzione dei venti Laboratorio di Pianificazione della Città e del Paesaggio - Modulo “Geomorfologia del Paesaggio” Prof. Carlo Bisci

Climatologia – Umidità atmosferica UMIDITA’ ASSOLUTA Grammi di vapore d’acqua per metro cubo d’aria UMIDITA’ MASSIMA (o di saturazione) Massima umidità assoluta senza condensazione UMIDITA’ RELATIVA Umidità assoluta * 100 / Umidità massima Laboratorio di Pianificazione della Città e del Paesaggio - Modulo “Geomorfologia del Paesaggio” Prof. Carlo Bisci

Climatologia – Fasi dell’acqua Per passare a fasi a maggiore libertà, l'acqua assorbe energia (calore latente) che cede quando torna a stati a minore libertà. Laboratorio di Pianificazione della Città e del Paesaggio - Modulo “Geomorfologia del Paesaggio” Prof. Carlo Bisci

Climatologia – Masse d’aria Temperatura ed umidità delle masse d'aria dipendono dalla loro area di origine Laboratorio di Pianificazione della Città e del Paesaggio - Modulo “Geomorfologia del Paesaggio” Prof. Carlo Bisci

Climatologia – Acqua precipitabile Laboratorio di Pianificazione della Città e del Paesaggio - Modulo “Geomorfologia del Paesaggio” Prof. Carlo Bisci

Una massa d'aria riscaldata tende ad espandersi. Climatologia – Sollevamento adiabatico e condensazione Una massa d'aria riscaldata tende ad espandersi. Espandendosi, si innalza e, quindi, si raffredda, aumentando così l'umidità relativa. Salendo, incontra masse d'aria a pressione inferiore, per cui continua a espandersi e a raffreddarsi adiabaticamente. Se si supera il livello di condensazione (quota a cui l'umidità relativa è del 100%) si cominciano a formare le nubi (agglomerati di acqua e/o ghiaccio). Laboratorio di Pianificazione della Città e del Paesaggio - Modulo “Geomorfologia del Paesaggio” Prof. Carlo Bisci

Climatologia – Gradienti verticali adiabatici Superato il livello di condensazione, il passaggio di vapore d’acqua alla fase liquida rilascia calore, per cui il raffreddamento della massa d’aria in ascesa segue il gradiente verticale adiabatico di saturazione Laboratorio di Pianificazione della Città e del Paesaggio - Modulo “Geomorfologia del Paesaggio” Prof. Carlo Bisci

Climatologia – Tipi di nubi Laboratorio di Pianificazione della Città e del Paesaggio - Modulo “Geomorfologia del Paesaggio” Prof. Carlo Bisci