L'atmosfera e i suoi fenomeni

LA TEMPERATURA NELLA BASSA TPOPOSFERA differenza tra la t°max. e la t°min. registrate in un giorno: escursione termica diurna. temperatura media giornaliera: La media di due o più temperature misurate durante il giorno. La TEMPERATURA dell’aria varia ed è determinata da: altitudine latitudine durata del dì e della notte presenza di bacini oceanici e lacustri umidità natura del suolo(albedo: neve 90%, deserto 30% foreste 10%) presenza o meno di vegetazione

FATTORI CHE INFLUENZANO LA PRESSIONE Pressione atmosferica 1atm = 760 mm Hg = 1013 mbar pressione normale BAROMETRO = strumento che misura la pressione. FATTORI CHE INFLUENZANO LA PRESSIONE ALTITUDINE TEMPERATURA UMIDITA’ BASSA PRESSIONE Pressione inferiore a quella normale. ALTA PRESSIONE Pressione superiore a quella normale.

ISOBARE E CENTRI DI ALTA E BASSA PRESSIONE Linee chiuse, curve e concentriche ottenute collegando tutti i luoghi in cui la pressione atmosferica, ridotta al livello del mare e a 0°C, ha lo stesso valore ISOBARE aree di bassa pressione o cicloniche. aree di alta pressione o anticicloniche. La distinzione fra aree cicloniche e anticicloniche si effettua in base al confronto tra i valori di pressione in una massa d’aria e i valori di pressione misurati nelle aree circostanti.

Nella bassa troposfera si distinguono fasce di alta e bassa pressione distribuite secondo l’immagine: Modello a tre celle

L'umidità dell'aria Umidità atmosferica suolo traspirazione delle piante Distese oceaniche La quantità massima di vapore acqueo che una massa d’aria può contenere dipende dalla temperatura dell’aria stessa: più è calda l’aria , maggiore è la quantità di vapore acqueo che può contenere Limite di saturazione: quantità massima di vapore che può essere contenuta in 1m3 di aria a una certa temperatura Se supera il limite si condensa

L’umidità si misura in 2 modi: Umidità assoluta: quantità in peso di vapor d’acqua contenuta in 1 m3 di aria g/m3 Umidità relativa: rapporto tra la quantità di vapor d’acqua presente in un 1 m3 di aria e la quantità massima (limite di saturazione = Q)che potrebbe essere contenuta a quella t° U% = U / Q     x 100

T (°C) -40 -30 -20 -10 10 20 30 40 limite di saturazione 0,08 0,2 0,8 1,8 3,7 7,5 14,5 26 45 Una massa d’aria che, a 10 °C, contenga 7,5 grammi di vapore, ha U = 100% Ogni ulteriore raffreddamento porterebbe alla condensazione del vapore acqueo eccedente Una massa d’aria ha raggiunto all’alba la temperatura di 0°C con comparsa di nebbia all’interno della massa d’aria stessa. La massa d’aria è satura (U% = 100%) e la quantità di vapore in essa presente è di 3,7 g/m3.Se poi, durante la mattinata, l’aria si riscalda fino a 10 °C, la sua umidità relativa diverrà:U %  3,7/7,5 = 49%

IGROMETRO A CAPELLO:I capelli tendono ad allungarsi all’aumentare del grado di umidità secondo una legge logaritmica, e viceversa

La condensazione del vapore Perché una massa d’aria arrivi ad avere un’umidità del 100%, raggiunga cioè la saturazione, è necessario che: aumenti il vapore contenuto nell’aria; e/o si raffreddi la massa d’aria.

l’energia delle particelle d’aria è costante, leggi dei gas Ep + Ec = K le trasformazioni che avvengono nella troposfera sono adiabatiche Gradiente adiabatico secco, diminuzione progressiva della temperatura con l’altitudine (1 °C ogni 100 metri) dovuta alla diminuzione di pressione (PV = nRT). Gradiente adiabatico umido 0.6°C ogni 100 m, raffreddamento più lento perché il vapore acqueo condensando libera calore

Umidità e precipitazioni L’acqua passa dalla Terra all’atmosfera e dall’atmosfera alla Terra, attraverso 2 processi: Evaporazione: Condensazione: Nubi: si formano a causa del raffreddamento per espansione delle masse d’aria umida, portate in alta quota da movimenti ascensionali: Precipitazioni: si formano nelle nubi della bassa troposfera cadono per gravità

Classificazione dei vari tipi di nubi in base alla morfologia

Formazione delle precipitazioni Gran parte delle particelle di pulviscolo atmosferico, con dimensioni comprese tra 0,1 e 4 micron funge da nucleo di condensazione, ovvero agevola il coagulo delle molecole di vapore acqueo. Le droplet (gocce) più grandi vengono trascinate verso l’alto dalle correnti ascendenti che hanno dato luogo alla nube collidono con le gocce più piccole che, essendo più leggere, sono animate da più intense velocità verticali. Nella collisione le gocce più grandi catturano una certa frazione di goccioline urtate (coalescenza), un processo che è tanto più efficace quanto più la nube è densa. Le raindrop ingrossate a sufficienza escono dalla base della nube e raggiungono il suolo se la base della nuvola è bassa

Forma della precipitazione Quantità di precipitazione (mm/h) Diametro delle gocce (mm) Velocità di caduta al suolo (m/s) Densità in atmosfera (mg/m3) Nebbia secca Tracce 0,01 0,003 6 Nebbia umida 0,05 0,1 0,25 56 Nebbia piovigginosa 0,2 0,75 93 Pioggia leggera 2 ÷ 4 0,45 2 139 Pioggia moderata 4 ÷ 6 1 4 278 Pioggia forte > 6 1,5 5 833 Acquazzone > 30 1852 Nubifragio > 60 3 8 5401

formazione della grandine

Il vento causato da 2 zone contigue che hanno diversa pressione atmosferica (dalla + alta alla + bassa) movimento di una massa d’aria Gradiente barico: rapporto tra la dofferenza di pressione tra due punti situati su due isobare di valore diverso e la distanza che li separa Velocità: è la forza del vento. (Maggiore dove è maggiore il gradiente barico tra due zone).

Direzione: dovrebbe essere perpendicolare alle isobare, ma è influenzata dal moto di rotazione terrestre La forza di Coriolis provoca una deviazione nella direzione Verso destra nell’emisfero sett. Verso sinistra nell’emisfero merid. forza di gradiente,forza di Coriolis,forza d’attrito inflenzano velocità e direzione del vento

Movimenti verticali correnti convettive La circolazione generale nella bassa troposfera: movimenti dovuti al calore le regioni equatoriali ricevono più energia rispetto alle regioni polari, ciò provoca nelle masse d’aria Movimenti verticali correnti convettive Movimenti orizzontali paralleli alla superficie da una zona di alta p a quella di bassa p CELLA CONVETTIVA

Come si classificano i venti?

Classificazione dei venti: E’ in base all’entità degli spostamenti orizzontali delle masse: Movimenti a scala planetaria(lungo raggio): grandi spostamenti di masse d’aria, provocati da costanti dislivelli barici Movimenti su scala media: spostamenti di masse d’aria da 500 a 2000 km, provocati da differenze di t° tra gli oceani e i continenti Movimenti su piccola scala o venti locali: spostamenti di masse d’aria da 10 a 500 Km, provocati da interferenze della morfologia dei singoli territori sui movimenti su scala grande e media Movimenti su scala minima o turbolenze atmosferiche: spostamenti di masse d’aria inferiori a 10 Km, piccole variazioni locali

Circolazione dei venti su scala planetaria, nella bassa troposfera ALISEI: spirano fra i tropici e l’equatore deviati dai movimenti di rotazione della Terra spirano da NE a SO nell’emisfero sett. da SE a NO nell’emisfero merid. Velocità 20 Km\h VENTI OCCIDENTALI: provenienti dai tropici spirano da ovest da SO a NE nell’emisfero sett.da NO a SE nell’emisfero merid. VENTI ORIENTALI POLARI:spirano nelle zone polari da NE a SO nell’emisfero sett. da SE a NO nell’emisfero merid

I movimenti su piccola scala FOHN è un vento caldo, violento, che spira dal versante meridionale delle Alpi verso quello settentrionale. BORA vento forte e gelido di Nord-est, soprattutto invernale che può causare una diminuzione di t°, piogge e neve. SCIROCCO vento proveniente dal Sahara, secco sulle coste settentrionali dell’Africa e caldo-umido in Italia LIBECCIO vento di sud-ovest spesso violento che può spirare in tutte le stagioni MAESTRALE vento proveniente da Nord o Nord-ovest e particolarmente violento TRAMONTANA vento freddo proveniente da Nord e può spirare in tutta la penisola

BREZZE DI MARE e DI TERRA venti periodici che durante la buona stagione si originano per il contrasto tra terraferma ed mare (aria dal mare brezza di mare; aria dalla terraferma brezza di terra) BREZZE DI MONTE e DI VALLE venti periodici che si originano per il contrasto termico tra valli ricche di vegetazione e pendici aride e nude dei monti (aria da valle brezze di valle; aria da pendici brezze di monte)

La circolazione nell’alta troposfera Manca l’attrito con il suolo, aumenta la velocità dei venti all’aumentare della quota I venti spirano dalle zone tropicali alle polari e da quelle tropicali all’equatore correnti occidentali: nella troposfera, Tra i due tropici spirano le correnti orientali venti velocissimi correnti a getto (getto subtropicale (GST) e polare (GP)), non hanno velocità e direzione costante e hanno notevole effetto sul tempo atmosferico Subtropicale Polare

effetto delle correnti a getto sulla bassa troposfera (onde di Rossby)

I movimenti su scala media Monsoni:venti periodoci che invertono la loro direzione a seconda della stagione la teoria del contrasto termico (ormai abbandonata) causate dalle correnti planetarie che influenzano il continente asiatico. Correnti equatoriali che si spostano verso settentrione : MONSONE ESTIVO Venti costanti che spirano verso sud MONSONE INVERNALE

Come si può raffreddare l’aria Raffreddamento convettivo: l’aria a contatto con il terreno caldo si riscalda, si espande, diventa più leggera e per il principio di Archimede sale nell’atmosfera, dilatandosi e raffreddandosi. Raffreddamento per sollevamento forzato di tipo orografico: se una massa d’aria in movimento incontra un rilievo, è costretta a risalirlo: durante l’ascesa si raffredda e può generare sistemi nuvolosi imponenti nel versante sopravento. Raffreddamento per sollevamento forzato di tipo frontale (SINOTTICO): quando due masse d’aria diverse si incontrano, quella più fredda tende a incunearsi sotto quella più calda, la quale salendo si raffredda, dando luogo a fenomeni di condensazione e alla formazione di interi sistemi frontali. 

raffreddamento frontale

raffreddamento frontale

Due masse d’aria diverse vengono a contatto: I cicloni si formano a causa dell’incontro di masse d’aria con diverse caratteristiche Condizioni ideali : Vaste aree continentali Zone oceaniche tropicali Zone desertiche I venti continuano a muoversi condizionando le diverse regioni che attraversano: nasce così una perturbazione Due masse d’aria diverse vengono a contatto: FRONTE: parte in cui vengono a contatto Fronte caldo: scivola sopra, condensa e forma le nuvole Fronte freddo: scivola sotto, spinge in alta quota l’altro,formando temporali

FRONTE STAZIONARIO: i due fronti stanno per diversi giorni nella stassa area: determina tempo stabile

Tipi di cicloni: extratropicali I cicloni delle latitudini medie:perturbazioni molto estese e violente I cicloni tropicali: i più violenti di tutto il mondo,situati tra i due tropici, hanno durata breve. Sono depressioni bariche, costituiti da un occhio, area di convergenza, calma e circonda ta da un anello esterno formato da nubi

L’aria calda si raffredda e provoca abbondanti precipitazioni e nubi Cicloni extratropicali:venti nei quali l’aria si sposta da aree di maggiore pressione verso aree centrali a minore pressione Il senso è antiorario nell’emisfero sett. ed orario nell’emisfero merid. L’aria calda si raffredda e provoca abbondanti precipitazioni e nubi