Lezione di Meteorologia
A cura di Marco Milani
Indice:
• Concetti generali
Suddivisione dell’atmosfera e profilo di temperatura Masse d’aria e classificazione
Umidità
Stabilità e instabilità
Pressione atmosferica e vento Circolazione atmosferica generale
• Frontogenesi
• Frontogenesi
• Brezze di montagna
• Föhn e Stau
• Analisi meteorologica alcuni fenomeni
• Indirizzi utili
Suddivisione dell’atmosfera Profilo di temperatura
Troposfera:
-Contiene circa il 75% della massa di tutti i gas costituenti l’atmosfera -Contiene la quasi totalità del vapore -Contiene la quasi totalità del vapore acqueo presente in atmosfera
- La zona di inversione e detta tropopausa (8km al polo, 17km all’equatore)
Tutte le grandezze da noi considerate (T,p,umidità) in media decrescono con la
quota
Masse d’aria e loro classificazione
Una massa d’aria è un enorme volume di aria che ricopre migliaia di chilometri quadrati ed è relativamente uniforme orizzontalmente in temperatura e concentrazione di vapore acqueo.
Tali proprietà di una massa d’aria sono determinate dal tipo di superficie sopra la quale la massa d’aria risiede. Per diventare orizzontalmente uniforme in temperatura e concentrazione di vapore acqueo la massa d’aria deve stazionare su una regione da qualche giorno a settimane.
Sono classificate in accordo con la regione di origine Caratteristiche geografiche – Tropicale, Polare, Artica
Proprietà della superficie – Marittima, Continentale
Umidità specifica e relativa
L’atmosfera si può arricchire di vapore acqueo solo fino ad un certo punto che risulta tanto più elevato quanto più alta è la temperatura dell’aria.
Esempio: T = -10°C -> q*=2.1 g/m3 T= +35°C ->q*=42 g/m3
Il rapporto fra il vapore acqueo che è effettivamente presente in un certo volume di d’aria e la quantità massima volume di d’aria e la quantità massima che a quella temperatura potrebbe esservi contenuta costituisce l’umidità relativa, che si esprime in percentuale.
Esempio: T= +25°C e q=11.4 g/m3 q*=22.8 g/m3
RH=(q/q*)•100=50%
Quando una massa d’aria subisce un raffreddamento, la percentuale di vapore acqueo che può contenere si abbassa (q* si abbassa) dunque l’umidità relativa (RH) si alza e viceversa.
Se continua a crescere fino a valori prossimi al 100% ha inizio il fenomeno della condensazione (oppure della sublimazione).
Stabilità e instabilità
Se un volumetto d’aria per una qualsiasi ragione viene spostato dalla sua posizione di equilibrio esso può:
-Ritornare alla sua altezza originale [instabile]
-Mettersi in moto ed allontanarsi da esso [stabile]
-Mantenersi alla quota a cui e stato portato [neutro]
La stabilità (o l’instabilità) è importante perché influenza in moti verticali in atmosfera senza i quali non ci sarebbero nubi e precipitazioni, rimescolamento di polveri, ecc…
Esistono due tipi di moti verticali:
-Moti forzati da una catena montuosa (Stau), dal passaggio di aria più fredda (fronte freddo) oppure dalla convergenza di aria (centro di bassa pressione) -Moti di galleggiamento nei quali l’aria sale poiché e meno densa dell’aria circostante (temporali)
Un volumetto d’aria che sale incontra una pressione circostante minore di quella a cui era partito quindi si espande e si raffredda ad un ritmo di:
•10°C/Km se non c’è condensazione
•6°C/Km se avviene il fenomeno di condensazione (valore non costante, con la rimozione dell’acqua tende al ritmo sopraindicato)
12000 m
La stabilità è legata al profilo verticale della temperatura dell’ambiente.
Caso blu: assolutamente stabile Diversi profili di T dell’ambiente
4000 m 8000 m
Caso blu: assolutamente stabile Caso arancio: condizionatamente instabile (stabile finchè non inizia il fenomeno di condensa)
Caso rosso: assolutamente instabile
La tipica situazione dell’atmosfera è la seconda.
E l’inversione di temperatura?
Inizio condensazione
Un profilo atmosferico meno stabile favorisce la formazione di nubi più alte e moti verticali più forti.
Meccanismo di formazioni dei temporali estivi pomeridiani
Maggiori T, molto vapor acqueo a disposizione,forti moti verticali (possibili grandinate)
Pressione atmosferica e vento
La pressione misura il peso della colonna d’aria. In condizioni standard al livello del mare essa vale 1013 hPa=1013 mb.
Forza di Coriolis
Pressione al livello del mare e vento a 10m
Altezza di geopotenziale a 850 hPa e vento
Circolazione atmosferica generale
L’energia viene trasportata dall’
equatore verso i poli.
A causa della rotazione terrestre, della Sistema Ideale
A causa della rotazione terrestre, della forza di Coriolis ed altri fattori il
sistema ad una cella si scinde in un sistema a tre celle.
Caratteristiche della circolazione generale:
-Alisei ai tropici e venti occidentali alle medie latitudini -Bassa pressione polare e anticiclone subtropicale
La presenza di continenti,
montagne e zone ghiacciate altera la circolazione generale del sistema a tre celle.
Attorno all’equatore si sviluppano due celle (Hadley cells); le altre due (Ferrel e polare) non esistono come le conosciamo ma esiste un
alternanza di alte e basse pressioni (onde di Rossby) semipermanenti.
Sistema reale
(onde di Rossby) semipermanenti.
Le alte pressioni si formano sopra le aree fredde mentre le basse pressioni sopra le aree calde.
-Inverno: H sulle terre,L sugli oceani -Estate: H sugli oceani,L sulle terre
La circolazione nell’emisfero
boreale approssima molto meglio la circolazione a tre celle
Circolazione generale (Gennaio)
Circolazione generale (Luglio)
Frontogenesi
Ogni ciclone (bassa pressione) ha un suo ciclo di vita e si trova in un determinato stadio di essa.
Famiglie di cicloni extratropicali e fronti in vari stadi di sviluppo estesi per migliaia di chilometri in moto da ovest verso est.
Un fronte è una zona di transizione (non è una superficie netta come quella degli oceani) tra masse d’aria con differenti densità (temperatura,umidità).
Si estende orizzontalmente per circa 100-200 km e verticalmente per 1-3 km.
In questa zona in genere tutte le grandezze meteorologiche subiscono un brusco cambiamento.
Tipi di fronte:
-Fronte stazionario
Non presenta movimento,tipico di una fase nascente -Fronte freddo
Zona dove aria fredda rimpiazza aria calda Zona dove aria fredda rimpiazza aria calda -Fronte caldo
Zona dove aria calda rimpiazza aria fredda -Fronte occluso
Avviene quando il fronte freddo raggiunge il fronte caldo Esistono due tipi di occlusione,calda o fredda
I fronti sono sempre indicati come appaiono al suolo ed i simboli indicano sempre la direzione in cui si muovono. Sono tanto più intensi quanto lo sono i
contrasti termici tra le due masse d’aria.
Struttura tipica del fronte freddo
L’aria fredda essendo più “pesante” si propaga al suolo sollevando l’aria più calda che incontra davanti a se che viene forzata a salire -> espansione e raffreddamento -> Nubi a carattere convettivo [Cu,Tc,Cb]
Se l’ambiente è in una situazione stabile quando passa un fronte freddo si formano Ns e nubi basse Sc con forti precipitazioni mentre se l’ambiente è in una situazione instabile si formano Cb con forti rovesci e/o temporali
(precipitazioni più intense ma in zone ristrette dietro al fronte) Generalmente più intenso d’estate che d’inverno
Struttura tipica del fronte caldo
L’aria calda scivola sull’aria fredda che si trova davanti sollevandosi ->
espansione e raffreddamento -> Nubi a carattere stratificato [Sc,St,Ns,As]
Se l’ambiente è in una situazione stabile quando passa un fronte caldo si
formano strati continui e compatti con limiti superiori appiattiti e precipitazioni continue mentre se l’ambiente è in una situazione instabile la parte alta delle nubi basse presenta rigonfiamenti verso l’alto che possono dare origine a Cb
Generalmente più intenso d’inverno che d’estate
Struttura tipica del fronte occluso
Si ha quando il fronte freddo raggiunge il fronte caldo esso può essere di due tipi:
-Occlusione fredda: l’aria fredda dietro al fronte freddo è più fredda di quella davanti al fronte caldo -Occlusione calda: l’aria fredda -Occlusione calda: l’aria fredda dietro al fronte freddo è più calda di quella davanti al fronte caldo
I contrasti termici nel fronte occluso sono molto minori rispetto ai fronti caldo e freddo
Modello Norvegese
a) Fronte stazionario b) Stadio nascente c) Stadio Maturo
d) Stadio parzialmente occluso
e) Stadio occluso f) Stadio dissipato
Il sistema resta attivo fino a quando l’asse del minimo al suolo resta disallineato con l’asse del minimo in quota.
minimo in quota.
Il minimo si approfondisce fino a quando non si raggiunge lo stadio dissipato
Immagini satellitari
Immagini satellitari
Animazione satellitare
E gli anticicloni? (Alte pressioni)
-Aria subsidente -> Compressione e riscaldamento -> Tempo generalmente bello -Possibile brutto tempo sotto le inversioni
-Blocco anticiclonico
Brezze di montagna
Giorno:
I versanti delle montagne si riscaldano di più rispetto al fondovalle ->
formazione L (locale) sulla montagna e H (locale) sul fondovalle -> Vento che soffia dal fondovalle verso le cime Più intenso nelle belle giornate estive con i venti a grande scala deboli con i venti a grande scala deboli Notte:
I versanti delle montagne si
raffreddano più velocemente rispetto al fondovalle -> fenomeno inverso
Trasporto di smog in montagna!
Scenario
Föhn e Stau
Si verifica quando l’aria e costretta a salire sopra a duna catena
montuosa.
L‘aria ascendente si raffredda al ritmo di 10°C/Km fino a
raggiungere la temperatura di condensazione quindi si raffredda ad un ritmo di circa 6°C/Km. Il vapore acqueo condensato è rimosso sotto forma di
rimosso sotto forma di
precipitazione (pioggia o neve).
Raggiunta la cima l’aria inizia a scendere lungo il versante sottovento (muro del föhn)
riscaldandosi al ritmo di 10°C/Km -> RH diminuisce moltissimo e la visibilità aumenta notevolmente (aria molto secca).
L’aria nell’intero processo risulta essersi riscaldata di una certo valore.
Situazione tipica del Föhn
-Diff. di pressione di almeno 5 hPa tra i due versanti alpini
-Se e maggiore di 10 hPa evento di Föhn forte
-Naso del Föhn -Isobare parallele alle alpi
19 Gennaio 2007
-Caldo record nord Italia -Aria molto calda evento di föhn di föhn estremo
-Temperature oltre la media di 20-25 °C
Torino tocca i 27°C
Brossasco (CN) record 29,4°C A Villanova si registrano temperature superiori ai 20°C per due giorni consecutivi
Dati ARPA Piemonte:
Poirino (TO) 237m slm da -1,1°C a 25°C Pralormo (TO) 295m slm da -0,5°C a 25,4°C Mondovì (CN) 422m slm da -0,8°C a 26,9°C Cuneo (CN) 575m slm da 0,9°C a 27,5°C
Dicembre 2008
16 Dec 2008 00Z 500 hPa Geopot.
Analogie?
Vento da N-E
-Aria estremamente fredda
-Cielo spesso limpido (bassa RH)
Meteorologia Online
Carte e satelliti:
http://www.wetterzentrale.de http://www.sat24.com
http://www.metoffice.gov.uk/
Servizi meteo nazionali/regionali:
http://www.meteoswiss.admin.ch/web/it/meteo.html http://france.meteofrance.com/
http://france.meteofrance.com/
http://www.nimbus.it/
http://www.meteo.it/
http://www.arpa.piemonte.it/
http://www.meteoliguria.it/
http://www.regione.vda.it/territorio/centrofunzionale/meteo/default_i.asp
