METEOROLOGIA GENERALE La Pressione A cura del Prof. G. Colella 2004

Indice argomenti Concetto di pressione Variazioni di pressione Carte a livello costante Configurazioni bariche Gradiente barico Carte a pressione costante Gradiente topografico

Obiettivo Conoscere il concetto di pressione e saper valutare le differenze di pressione. Conoscere e saper analizzare le carte meteorologiche fondamentali

Concetto di Pressione Per pressione atmosferica si intende la forza, riferita all’unità di superficie, che l’aria esercita in ogni punto dello spazio atmosferico e sulla superficie terrestre.

Concetto di Pressione La pressione, ad ogni quota, è equivalente al peso della colonna d’aria di sezione unitaria, avente uno spessore che si estende da quella quota fino al limite estremo dell’atmosfera. Torricelli dimostrò che l’atmosfera, mediamente, esercita una pressione pari al peso di una colonnina di mercurio di altezza h=760 mm .

Esperienza di Torricelli Vuoto torricelliano Peso Colonna D’aria = Peso colonnina di mercurio 76 cm S P = F/S = P/S = m g/S

Concetto di Pressione p = shg/s = gh Partendo dal concetto di pressione p= F/S p = mg/s= vg/s = p = shg/s = gh  = densità dell’aria g = accelerazione di gravità h = altezza della colonna d’aria atmosferica h s

UNITA’ DI MISURA (p=F/S) Pressione = Peso colonna Hg/S = 1013250 dine/cm2 p = gh CONDIZIONI STANDARD: T = 0°C; Latitudine 45° Livello del mare p = 13.6 x 980 x 76 = 1013250 dine/cm2  = 13.6 gr/cm3 g = 980 cm/sec2 sec h = 760 mmHg

UNITA’ DI MISURA (p=F/S) 1Bar = 106 dine/cm2 = 105 Pa 1mb = 1hPa = 1000 dine /cm2 p =1013250 dine /cm2 = 1013.25mb = 1013.25hPa Il peso della colonna d’aria corrisponde al peso di una colonna d’acqua alta 10 m. 760 mmHg = 1013.25 mb = 1013.25 hPa

 DENSITA’ ATMOSFERICA Diminuisce con la quota esponenzialmente 50% atmosfera compresa nei primi 5,5 km 99,7% atmosfera compresa nei primi 40 km Il limite superiore dell’atmosfera non è definibile

Pressione e quota l’aria è un fluido comprimibile gli strati più bassi sono più compressi e più densi gli strati superiori sono meno compressi e meno densi all’aumentare della quota di riferimento per variare la pressione di 1 hPa si devono considerare variazioni di quota sempre più ampie.

Variazioni di quota corrispondenti ad una variazione di pressione di 1 hPa (t = costante = 0°C) 8 metri al livello del mare 16 metri a 5500 m 32 m a 11000 m 64 m a 16500 m

SUPERFICI ISOBARICHE STANDARD e temperature corrispondenti

VARIAZIONI DI PRESSIONE AL SUOLO Variazioni regolari Stagionali Giornaliere Variazioni irregolari Dinamiche Termiche

Variazioni di pressione al suolo REGOLARI Stagionali Estate: massimo su oceani, minimo su continenti. Inverno: opposto. Giornaliere meno di 1 hPa nelle zone temperate, qualche hPa ai Tropici due massimi e due minimi nelle 24 ore (massimi alle 10 e 22 locali minimi alle 16 e 4 locali)

Variazioni di pressione al suolo IRREGOLARI Dinamiche compressioni e rarefazioni dell’aria legate a circolazione generale atmosfera Termiche Variazioni anche notevoli legate all’andamento del tempo (passaggio di una perturbazione)

Variazioni di pressione al suolo IRREGOLARI Avvezione calda Avvezione fredda Convergenza/divergenza Passaggio di una perturbazione

Avvezione calda Aria fredda

Avvezione calda ARIA CALDA

Avvezione calda

Avvezione calda AC < AF Aria calda sostituisce aria fredda p = gh La pressione diminuisce AC < AF

Avvezione fredda Aria calda

Avvezione fredda Aria fredda

Avvezione fredda

Avvezione fredda AC < AF p = gh La pressione aumenta Aria fredda sostituisce aria calda AC < AF

Avvezione calda/fredda Avv. Calda Avv. Fredda

Convergenza/divergenza La quantità di aria che entra nella colonna è diversa da quella che esce

Convergenza/divergenza In una colonna d’aria…

Convergenza/divergenza …si crea un flusso convergente che fa affluire aria all’interno della colonna…

Convergenza/divergenza … l’aria comincia a salire …

Convergenza/divergenza … genera un moto ascensionale …

Convergenza/divergenza … e crea …

Convergenza/divergenza … divergenza in quota.

Convergenza/divergenza Se la quantità di aria che entra nella colonna è diversa da quella che esce la pressione varia.

Convergenza/divergenza Se la convergenza è Maggiore della divergenza P aumenta e viceversa.

MOTI DELL’ARIA Convergenza Divergenza

Perturbazione Fronte caldo

Perturbazione

Variazione di pressione al passaggio di una perturbazione Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4 Punto 5 Aria Calda Aria fredda

Variazione di pressione al passaggio di una perturbazione Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4 Punto 5

Variazione di pressione al passaggio di una perturbazione Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4 Punto 5

Variazione di pressione al passaggio di una perturbazione Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4 Punto 5

Variazione di pressione al passaggio di una perturbazione Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4 Punto 5

CARTA a LIVELLO COSTANTE Riportare su carta geografica: pressione ridotta al livello del mare alle singole stazioni Tracciare le isobare Unire le stazioni con uguale pressione MSL Tracciare le isobare ad intervalli di 4 hPa Interpolare i dati disponibili se necessario Evidenziare le zone dove la pressione: aumenta progressivamente (zona di alta pressione - anticicloni) diminuisce progressivamente (zona di bassa pressione - cicloni)

ANALISI AL SUOLO (carta a livello costante)

CARTA a LIVELLO COSTANTE Zona di ALTA pressione

CARTA a LIVELLO COSTANTE Zona di alta pressione o Anticiclonica 1012 1016 1020 A ISOBARA Isobara: linea di ugual pressione registrata alla stessa quota e allo stesso istante

CARTA a LIVELLO COSTANTE Zona di BASSA pressione

CARTA a LIVELLO COSTANTE Zona di BASSA pressione o CICLONICA 1008 1004 B 1000

CARTA a LIVELLO COSTANTE Elementi deducibili Isobare H (A) anticiclone L (B) ciclone Fronte caldo Fronte freddo Fronte occluso Venti (direzione, intensità) (legge di Buis-Ballot) B A

Legge di BUIS-BALLOT Nell’emisfero NORD, un’osservatore che si pone con le spalle al vento, alzando il braccio destro indicherà la zona di alta pressione, mentre, alzando il braccio sinistro indicherà la zona di bassa pressione

Legge di BUIS-BALLOT

CARTA a LIVELLO COSTANTE F. Occluso F. Caldo F. Freddo

CONFIGURAZIONI BARICHE Anticiclone (H-A): zona di alta pressione caratterizzata da isobare generalmente chiuse e con valori di pressione decrescenti dal centro alla periferia. Ciclone (L-B): zona di bassa pressione caratterizzata da isobare generalmente chiuse e con valori di pressione crescenti dal centro alla periferia. Promontorio: zona di alta pressione a forma di U o V che si incunea tra due zone cicloniche. Saccatura: zona di bassa pressione generalmente a forma di V che si protende tra due zone anticicloniche

ANTICICLONI Indicati con la lettera H oppure A sulle carte meteo Valore medio al centro  1024 hPa Si raggiungono anche valori oltre i 1050 hPa Divergenza al suolo Convergenza in quota

ANTICICLONI Aria in quota viene richiamata al suolo (subsidenza) Aria in movimento dal centro verso l’esterno (divergenza) assumendo rotazione oraria La discesa d’aria si oppone alla formazione di nubi

CICLONI Indicati con la lettera L oppure B sulle carte meteo Valore centrale raramente sotto 980 hPa Convergenza al suolo Divergenza in quota

CICLONI Aria richiamata, al suolo, all’esterno verso il centro (Convergenza) entra assumendo rotazione antioraria Nel centro sale portandosi in quota (Convezione) La salita fa raffreddare l’aria favorendo così la formazione di nubi

ANTICICLONI/CICLONI

PROVIAMO a riconoscere …..

GRADIENTE BARICO Grad px= - dp/dx (hPa/111 Km) Per gradiente barico orizzontale s’intende la variazione di pressione per unità di distanza orizzontale. Grad px= - dp/dx (hPa/111 Km) Maggiore è il Grad px, maggiore è la forza di gradiente, maggiore sarà l’intensità del vento.

GRADIENTE BARICO ORIZZONTALE Grad p = - dp/dx P2 – P1 d 1020 - 1012 Direzione del vento P2 P1 d

CARTA a PRESSIONE COSTANTE Riportare su una carta geografica: Altezze geopotenziali alle quali si trova la superficie isobarica Tracciare le isoipse Unire le stazioni con uguale altezza geopotenziale Tracciare le isoipse ad intervalli di 60 metri Interpolare i dati disponibili se necessario Evidenziare le zone dove la quota geopotenziale: aumenta progressivamente (zona di alta pressione ) diminuisce progressivamente (zona di bassa pressione)

CARTA a PRESSIONE COSTANTE Su una superficie isobarica: tutti i punti hanno uguale pressione ma quote diverse Isoipse : uniscono punti con stessa quota (intervalli di 60 metri) La distanza tra due superficie isobariche: (Z = K T) dipende dalla temperatura media T dell’aria compresa tra le superfici (alta temperatura , aria si dilata, distanza alta) (bassa temperatura, aria si comprime, distanza diminuisce) Superfici isobariche standard (uso aeronautico): 850 -700 -500 - 400-300 -200 hPa Massime o minime altezza della superficie isobarica corrispondono max o min pressioni in quota

CARTA a PRESSIONE COSTANTE L FS 500 hPa H Isoipse

Gradiente topografico ∆Z /∆X ∆Z Variazione dell’altezza geopotenziale della superficie isobarica. ∆X Distanza orizzontale sulla quale si verifica la variazione di altezza.

Gradiente topografico ∆Z /∆X = tgα Pendenza superficie isobarica ∆Z α ∆X ∆Z = Z2 - Z1 ∆X = X2 - X1 Z2 Z1 X1 X2 Vento proporzionale al gradiente topografico

CARTA a PRESSIONE COSTANTE L FS 500 hPa ∆X H Z1 Z2

BIBLIOGRAFIA G. Colella V Edizione, Meteorologia Aeronautica IBN Editore, 2009, Cap 1.