Istituto Tecnico Nautico “Gen.Rotundi” Manfredonia Condensazioni e precipitazioni Corso di Meteorologia Alunno Andriano Giuseppe Prof. Totaro Giovanni Classe: IV T.M. A.s.: 2011/2012

Condensazioni e precipitazioni

Processo e condizioni di condensazione Durante la condensazione il vapor acqueo nell’atmosfera passa allo stato liquido liberando il calore latente di evaporazione pari a circa 600 Kcal/kg. Generalmente in Meteorologia per condensazione si intende anche il processo di sublimazione o brinamento. Le condizioni necessarie per il processo di condensazione sono: sufficiente contenuto di vapor acqueo nell’aria; raffreddamento dell’aria al di sotto del punto di rugiada; presenza di nuclei di condensazione. Il vapore acqueo evapora dagli oceani e acque terrestri e viene mescolato nell’aria dalle correnti verticali e orizzontali. Il raffreddamento dell’aria fino al punto di rugiada è la causa principale per la saturazione. Esso può avvenire: per irradiazione di calore; per mescolamento di masse d’aria diverse; per espansione adiabatica.

Forme di condensazione… A causa della continua evaporazione delle acque l'aria contiene sempre una certa quantità di vapor acqueo, che diventa visibile quando si condensa .Le diverse forme di condensazione del vapore acqueo sono: rugiada, brina, nubi, nebbie. Il fenomeno della rugiada avviene se il vapore acqueo condensa vicino al suolo e si verifica nelle notti serene primaverili e autunnali. La rugiada si forma quando la condensazione avviene per contatto con parti fredde (sassi,rami,erba,ecc.), sulle quali è possibile osservarla sotto forma di minutissime goccioline d'acqua. La brina è un insieme di cristalli di ghiaccio che ricopre i corpi e si forma nelle stagioni fredde quando la temperatura scende al di sotto della temperatura di congelamento e pertanto il vapore acqueo dell'atmosfera passa per sublimazione allo stato solido. Le nubi si formano quando le particelle presenti nell'aria sotto forma di pulviscolo, sali e altre impurità, formano tanti nuclei di condensazione attorno ai quali il vapore acqueo condensa. In base all'altezza alla quale si formano, le nubi hanno colore, forma e nomi diversi. Le goccioline d'acqua che formano una nuvola sono così piccole che restano sospese perché sostenute dall'aria stessa.

…Forme di condensazione La nebbia è un insieme di minutissimi goccioline d'acqua che per la loro leggerezza restano sospese a poca distanza dal suolo, che riducono la visibilità orizzontale a meno di 1 km. Quando la visibilità è maggiore al km si parla di foschia. La formazione della nebbia viene favorita dalla presenza nell'aria di particelle di pulviscolo, che fungono da nuclei di condensazione.

Classificazione delle nubi… Le nubi vengono classificate in base all’aspetto o al processo fisico di formazione. Nel 1803 L. Howard divise le nubi in quattro gruppi: cirri, cumuli, strati e nembi. Esse possono essere ancora distinte in nubi stratificate e nubi cumuliformi. La classificazione ufficiale del WMO riconosce 10 tipi principali o generi di nubi. Denominazione Abbreviazione Altitudine metri Cirri Cirrostrati Cirrocumuli Ci Cs Cc 9.000 Alte CH 6.000 Altostrati Altocumuli As Ac CM 6.000 Medie 2.000 Nembostrati Stratocumuli Strati Ns Sc St 2.000 Basse CL 0.000 Cumuli Cumulonembi Cu Cb A sviluppo Verticale

…Classificazione delle nubi Le nubi si distinguono per il colore in nubi bianche, formate da cristalli di ghiaccio, e nubi grigie e/o scure o di pioggia formate da goccioline d’acqua. I generi di nubi sono indicati sia da un’abbreviazione che con un simbolo convenzionale ed oltre ai tipi principali vengono previste ulteriori suddivisioni delle nubi in specie e varietà. Le nubi si distinguono in: nubi di convezione, nubi stratiformi, nubi orografiche. Le nubi di convezione sono generate da moti verticali di masse d’aria instabili. Hanno notevole sviluppo verticale, contengono goccioline d’acqua di varie dimensioni e talvolta cristalli di ghiaccio. Le nubi stratiformi possono formarsi dal rimescolamento di grandi masse d’aria di caratteristiche diverse o dalla lenta ascesa d’aria lungo le superfici di discontinuità. Le nubi stratiformi rivelano la presenza di correnti orizzontali. Le nubi orografiche sono formate per sollevamento forzato di masse d’aria in movimento quando incontrano rilievi montuosi. Un esempio significativo è dato dal monsone estivo lungo la penisola indiana e la catena dell’Himalaya. Le nubi orografiche hanno forma globulare o ellittica appiattita oppure sono ondulate.

Descrizione delle nubi… Multiforme e vario risulta l’aspetto delle nubi dipendente dal punto di vista dell’osservatore. Una breve descrizione unitamente a qualche buona fotografia e ad una pratica diretta può servire alla identificazione delle nubi. Cirri. Nubi isolate a forma di bianchi, delicati filamenti a chiazze bianche. Queste nubi hanno un aspetto fibroso. Sono formate da aghetti di ghiaccio. Cirrocumuli. Sottili, bianche macchie di nubi fibrose, senza ombre, composte da piccoli elementi in forma di batuffoli unite o separate più o meno regolarmente disposte. Sono formate da cristalli di ghiaccio. Cirrostrati. Formate da un velo di nubi trasparenti, biancastre, che coprono parzialmente o totalmente il cielo e producono generalmente l’alone intorno al Sole e alla Luna. Formati anche loro da cristalli di ghiaccio. Altocumuli. Nubi biancastre e/o grigie, che sono talvolta in parte fibrose o diffuse e possono essere a banchi o continue. Altostrati. Distesa di nubi grigiastre o bluastre, di aspetto fibrose, coprono il cielo totalmente o parzialmente aventi talvolta spessore da offuscare il Sole. Non presentano il fenomeno dell’alone.

…Descrizione delle nubi Nembostrati. Strati di nubi grigie, spesso curve, il cui aspetto è reso sfumato dalle precipitazioni più o meno continue di pioggia e neve. Mascherano totalmente il Sole. Nubi sfrangiate di cattivo tempo si formano frequentemente sotto di essi. Stratocumuli. Nubi grigiastre e/o biancastre, in ammassi o strati aventi quasi sempre una zona scura, non fibrosa con possibili discontinuità. Strati. Nubi grigie stratificate, con una base quasi uniforme, che talvolta producono pioviggine, nevischio e aghi di ghiaccio. Non danno fenomeni di alone. Cumuli. Sono nubi isolate a forma di cupola o di torre la cui sommità spesso assume le sembianze di un cavolfiore. Illuminati dal Sole sono di un bianco brillante mentre la base è scura e quasi orizzontale. Quelli di piccolo spessore sono detti <<cumuli di bel tempo>> a differenza dei <<cumuli imponenti>>. Questi ultimi possono evolversi in nubi temporalesche. Cumulonembi. Nubi dense di considerevole sviluppo verticale, simili a montagne o torri, con base spesso scura e irregolare. I cumulonembi sono accompagnati da rovesci, da temporali, da groppi e talvolta da grandine. Sono associati a forti correnti verticali.

Tipi di nubi…

Nuvolosità La nuvolosità del cielo è misurabile con una scala che va da 0 a 9 che indica la frazione di cielo coperto: La nuvolosità è un elemento fondamentale dei bollettini meteorologici. Molto importante è la variazione della nuvolosità, legata al processo di formazione e dissolvimento delle nubi, conseguenza dell’evoluzione del tempo in atto. (blu chiaro) nessuna nuvola in cielo 1 (giallo) nuvole rare e sparse 2 (magenta) nuvole sparse 3 (verde chiaro) nuvole sparse che hanno tendenza a raggrupparsi e accumularsi 4 (argento) metà del cielo è coperta da nuvole 5 (blu-nero) la maggior parte del cielo è coperta da nuvole 6 (marrone) cielo generalmente coperto 7 (grigio) cielo coperto con rare schiarite 8 (viola) cielo totalmente coperto 9 (rosso) cielo completamente invisibile (a causa di nebbia o neve)

Tipi di nebbia… Il processo che conduce alla formazione della nebbia è il raffreddamento dell’aria in vicinanza del suolo. Meno frequentemente si forma nebbia per evaporazione. A seconda del processo di condensazione si distinguono i tipi fondamentali di nebbia: nebbia di radiazione, nebbia di evaporazione e nebbia di advezione. Nebbia di radiazione. Durante le notti serene con aria calma si ha irradiazione di calore da parte del suolo che si raffredda con l’aria a contatto con esso. Si forma così un’inversione termica – cioè la temperatura aumenta con l’altezza – la cui estensione ed il cui valore dipendono dal grado di turbolenza dell’aria. Se vi è assenza di vento, lo strato di inversione sarà limitato a pochi metri ed anche lo spessore della nebbia sarà sottile. La nebbia di radiazione si forma nelle pianure e nelle vallate, in autunno-inverno e con altre pressioni atmosferiche. Non si forma mai sul mare, ove l’escursione termica diurna non supera 1°C; ma nebbia di radiazione da terra può esservi trasportata come avviene nel Canale della Manica o negli estuari dei fiumi del Nord Europa. Nebbia di evaporazione. Si forma sui mari sui laghi o sui fiumi quando l’acqua è più calda dell’aria sovrastante (sea smoke = mare fumante). La nebbia di evaporazione può anche aversi dalla pioggia proveniente da aria calda in quota

…Tipi di nebbia quando, cadendo, attraversa strati di aria più fredda al suolo (nebbia frontale). Nebbia di advezione. Queste nebbie si formano quando aria umida scorre da una superficie più calda ad una più fredda e sono particolarmente frequenti sul mare, nelle zone di confluenza delle grandi correnti calde e di quelle fredde. L’aria calda, giunta sulla superficie fredda, si raffredda dal basso, ma molto lentamente, e diventa stabile. Le nebbie di advezione sono favorite da venti di velocità comprese tra i 4 ed i 15 nodi e si dissipano quando il vento aumenta, come per ogni tipo di nebbia, o cambia bruscamente direzione. Tipici esempi di nebbie di advezione sono quelle estive delle coste delle California, del Giappone settentrionale, del Perù-Cile.

Effetti della nebbia Si è detto che la nebbia riduce la visibilità a meno di 1 km. In pratica viene impiegata la seguente scala dell’intensità della nebbia: Una delle caratteristiche della nebbia può essere la non omogeneità che provoca sulla propagazione del suono, fenomeni di riflessione, rifrazione e attenuazione. Di conseguenza quando si naviga bisogna fare molta attenzione poiché un segnale sonoro non può essere udito o può essere percepito da una direzione diversa da quella effettiva. Prevedere la nebbia può essere molto utile ai fini della condotta sicura della navigazione. Le osservazioni continue della temperatura marina e terrestre forniscono attendibili indicazioni sulla formazione della nebbia. Numero 1 2 3 Denominazione nebbia densa nebbia spessa nebbia nebbia moderata Visibilità minore di 40 m tra 40 e 200 m tra 200 e 400 m tra 400 e 1.000 m

Precipitazioni Non è semplice stabilire la differenza tra condensazione e precipitazione. In quest’ultima le dimensioni delle goccioline d’acqua sono molto più grandi delle goccioline delle nubi. Quindi si deduce che una gocciolina media di pioggia è formata da circa un milione di goccioline di nubi. La formazione delle goccioline di pioggia può essere spiegata con la teoria della coalescenza. Si pensa che alcuni nuclei giganti di condensazione producono goccioline di nubi più grandi della media. Esse hanno una velocità più elevata e nel loro percorso urtano e catturano le goccioline più piccole, accrescendosi. Le gocce di pioggia più grosse cadendo si disintegrano ed ogni frammento può iniziare un nuovo sviluppo di gocce. Nei rovesci e nelle nubi temporalesche si verificano queste reazioni a catena. La coalescenza dà luogo a pioggia calda. Un’altra spiegazione della formazione delle gocce di pioggia è la teoria dei germi di ghiacci di Bergeron. La presenza in alcuni nubi di cristalli di ghiaccio abbassa la tensione di saturazione del vapore per cui condensa sul cristallo. Contemporaneamente le goccioline di nubi, non trovandosi più in un ambiente saturo per il liquido, evaporano, ed il vapore si va a condensare sul cristallo di ghiaccio sul quale viceversa la tensione di vapore è di saturazione. La pioggia generata con questo meccanismo è una pioggia fredda.

Tipi di precipitazioni Le precipitazioni o idrometeore avvengono in un gran numero di forme. I tipi più comuni sono la pioggia, la neve e la grandine. Pioggia. Essa si forma quando la quantità di vapore acqueo nell'aria è elevata e la temperatura continua a diminuire. In tal modo le minuscole goccioline che formano le nuvole si ingrandiscono e, divenute più pesanti, cadono al suolo generando la pioggia. Esistono varietà di piogge, per dimensioni delle gocce e per intensità. A seconda del meccanismo che le genera, le piogge possono essere classificate in: piogge da instabilità associate a condizioni di instabilità dell’atmosfera, come nei temporali estivi; piogge cicloniche associate ai fronti delle depressioni delle latitudini medie; piogge orografiche generate dall’ascesa forzata di masse d’aria lungo i rilievi. Esempio tipico sono le piogge monsoniche. La quantità di pioggia caduta si esprime in mm e si misura col pluviometro. Si può anche ottenere la pioggia stimolata o artificiale seminando le nubi con appropriati nuclei di condensazione, quali particelle di anidride carbonica solida (ghiaccio secco) o ioduro di argento.

Tipi di precipitazioni Neve. Si forma quando, per un ulteriore abbassamento di temperatura,la nuvola diventa molto fredda e le goccioline d'acqua, solidificate in cristalli, precipitano sotto forma di neve. E’ costituita da cristalli di ghiaccio esagonali, a stella o ramificati. I cristalli di neve possono essere isolati o unirsi, per coalescenza, in fiocchi di neve di varie forme e grandezze. La neve ha una densità variabile, mediamente dieci volte più piccola di quella dell’acqua. Le precipitazioni nevose si misurano in precipitazioni equivalenti d’acqua. Grandine. E’ costituita da tanti chicchi di ghiaccio, ognuno dei quali con forma sferica è composto da tanti anelli concentrici. La formazione della grandine, che si verifica durante i temporali, è dovuta a colpi di vento che spingono verso l'alto le gocce d'acqua di una nuvola. Le gocce d'acqua venendosi così a trovare a temperature inferiori allo zero, solidificano formando una prima sferetta di ghiaccio. Questa, cadendo all'interno della nuvola stessa, si unisce ad altre gocce di acqua ma, a causa delle forti correnti ascensionali che incontra, risale in alto: qui per un ulteriore raffreddamento solidifica formando un guscio di ghiaccio concentrico alla sferetta preesistente e così via finché il chicco, a causa del peso raggiunto, cade definitivamente al suolo. La grandine provoca notevoli danni all’agricoltura. Una migliore comprensione del meccanismo di formazione può aiutare a individuare deterrenti antigrandine più efficaci dei razzi usati fin ora dai contadini.

Condensazioni e precipitazioni… …fine