lezione 6

MASSE D’ARIA E PERTURBAZIONI
LE MASSE D’ARIA
La troposfera si compone di diverse porzioni d’aria grandi, mutevoli
e distinte le une dalle altre denominate masse d’aria
Caratteristiche di una massa d’aria:
1. Grandi dimensioni (estensione di oltre 1500 km e spessore di
diversi km)
2.
Proprietà uniformi in tutta la sua estensione orizzontale (a una
data altitudine temperatura, umidità e stabilità sono
relativamente omogenee)
3.
Si differenzia dall’aria circostante e quando si muove mantiene
le sue caratteristiche originali
Origine delle masse d’aria
•Una massa d’aria sviluppa la sua individualità
permanendo su una superficie continentale o marina
uniforme abbastanza a lungo da acquisirne le
caratteristiche di temperatura, umidità e stabilità.
•Determinate porzioni della superficie terrestre sono
particolarmente adatte a favorire lo sviluppo delle
masse d’aria (regioni vaste, fisicamente omogenee e
associate ad aria stazionaria come gli oceani e le estese
superfici continentali che presentano una copertura
uniforme di neve, foreste o deserti.)
Il movimento e le modificazioni
•Una volta in movimento la struttura della massa d’aria
inizia a cambiare, in parte a causa delle modificazioni
termiche (riscaldamento o raffreddamento dal basso) in
parte per modificazioni dinamiche (ascendenza,
subsidenza, convergenza turbolenza) e per l’aggiunta o
sottrazione d umidità.
•Lungo il suo cammino modifica il tempo atmosferico
delle regioni nelle quali si muove, portando con sé le
caratteristiche della regione d’origine.
I FRONTI
Fronte: zona di
contatto fra masse
d’aria diverse
L’aria più calda
copre quella più
fredda
L’estensione di un
fronte varia da
diversi km ad
alcune decine di km
I fronti caldi
Pendenza debole (mediamente 1:200). L’aria calda sale su quella fredda ma a causa del
sollevamento la sua temperatura diminuisce adiabaticamente e si formano nubi e
precipitazioni (generalmente deboli ma prolungate).
I DISTURBI DELLA CIRCOLAZIONE ATMOSFERICA GENERALE
(PERTURBAZIONI)
Caratteristiche dei disturbi della circolazione atmosferica:
• Sono migratori e transitori
•Hanno una durata relativamente breve (da pochi minuti a pochi
giorni)
•Producono condizioni meteorologiche tipiche e abbastanza
prevedibili
I principali disturbi delle medie latitudini
•Cicloni (sono dovuti all’incontro a bassa quota
tra masse d’aria calda tropicale e massa d’aria
fredda polare)
•Anticicloni (dovuti alla subsidenza della cella di Hadley)
Caratteristiche dei cicloni delle medie latitudini (o depressioni):
•Diametro circa 1500 km
•Cella di bassa pressione (valori al suolo nella parte centrale compresi tra 980 e 1000 millibar)
•Forma ovale con asse maggiore orientato da nord-est a sud-ovest
•Andamento antiorario
Al passaggio di un fronte si verificano
bruschi cambiamenti del tempo. Nel
caso di un fronte freddo:
• La temperatura decresce rapidamente
• La pressione diminuisce quando il
fronte si avvicina e aumenta dopo che
è passato
• Il cielo sereno è sostituito da
nuvolosità e precipitazioni
I movimenti
•L’intero sistema si muove come una perturbazione maggiore all’interno dei venti
occidentali (da Ovest a Est)
•30km/h < velocità media ciclone < 50km/h (in inverno valori maggiori che in estate)
•v fronte freddo > v perturbazione
•V fronte caldo < v perturbazione
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Ciclo vitale
•Tempo che
intercorre dalla
nascita alla
maturità = 3-6
giorni
•Tempo che
intercorre dalla
maturità al
dissolvimento =
3-6 giorni
Frequenza e distribuzione
•In ogni momento alle
medie latitudini, in
entrambi gli emisferi sono
presenti dai 6 ai 15 cicloni
disposti a intervalli sparsi e
irregolari attraverso tutta la
zona dei venti occidentali
•Queste perturbazioni
migratorie sono più
numerose, meglio
sviluppate e più veloci in
inverno che in estate
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Gli anticicloni delle medie latitudini
•Anticicloni = ampie celle
di alta pressione di norma
in movimento da Ovest
verso Est di dimensioni
maggiori rispetto ai cicloni
delle medie latitudini
•Non sono coinvolti
contrasti o convergenze di
massa d’aria (e quindi non
contengono fronti)
•Tempo sereno e asciutto
•Si dirigono verso est ma
ogni tanto rimangono
fermi diversi giorni sulla
stessa area
Le relazioni tra cicloni e anticicloni
I cicloni e gli anticicloni delle medie latitudini si alternano
intorno al pianeta secondo sequenze irregolari
Cicloni e anticicloni
possono originarsi
indipendentemente uno
dall’altro ma esiste
spesso tra loro un
rapporto funzionale: i
venti che divergono dal
margine orientale del
centro di alta pressione
si inseriscono nel flusso
d’aria che converge nel
lato occidentale del
centro di bassa
pressione.
LE PRINCIPALI PERTURBAZIONI TROPICALI: GLI URAGANI
Uragani (America settentrionale e centrale)
Cicloni tropicali
Tifoni (Pacifico settentrionale)
Baguios (Filippine)
Cicloni (Oceano Indiano e Australia)
Sono tempeste intense, rotanti, cariche di pioggia, migratorie e
distruttive che si verificano senza apparente regolarità in alcune
regioni tropicali e subtropicali
Le caratteristiche
Gli uragani sono centri di
pressione estremamente
bassa, di forma
essenzialmente circolare e
contraddistinti da un forte
gradiente barico dal centro
verso l’esterno
Forti venti (v minima =
119km/h) che di
muovono a spirale in
direzione del centro
•150km < diametro uragani < 1000km
•Al centro della tempesta è posto l’occhio dell’uragano (unica area di calma; 16km <
diametro < 40km)
•Correnti ascendenti in tutto l’uragano
•Parte sommitale: flussi diretti all’esterno
•In corrispondenza dell’occhio: corrente discendente
•Fasce di cumuli densi e cumulonembi si muovono a spirale verso l’interno inducendo forti
piogge la cui intensità va aumentando verso la parte centrale
•Gli uragani richiedono un’enorme quantità di energia che
è fornita dal calore latente rilasciato dalla condensazione
del vapore acqueo
•Gli uragani si generano solo quando non si verificano
variazioni significative dei venti con l’altezza
•Gli uragani si formano a partire da perturbazioni
preesistenti nella troposfera tropicale. Se la perturbazione
ha una velocità di almeno 64 nodi (119km/h) viene
definita uragano
EL NIÑO
Anomalo fenomeno oceanografico-meteorologico del Pacifico equatoriale orientale che si
verifica particolarmente lungo le coste dell’Ecuador e del Perù.
In concomitanza del fenomeno affiora alla superficie dell’oceano acqua calda più del
normale danneggiando gravemente la pesca di alto mare
A intervalli sporadici
l’avvento del fenomeno
coincide con fluttuazioni
di ampia scala della
pressione atmosferica al
livello del mare
(oscillazione
meridionale).
Il movimento degli uragani
Gli uragani si sviluppano:
•Nel Pacifico settentrionale
•Nell’Atlantico settentrionale
•Nella porzione occidentale del Pacifico meridionale
•Nell’Oceano Indiano
Gli uragani sono assenti:
•Nell’Atlantico meridionale
•Nella porzione sud-orientale del Pacifico
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•Seguono traiettorie irregolari all’interno del flusso generale degli alisei
•Percorso specifico molto difficile da prevedere
•Andamento generale piuttosto prevedibile
I danni e le distruzioni
Danni e distruzioni derivano da forti venti, pioggia torrenziale ma soprattutto dal mare
grosso
Negli Stati Uniti è stata introdotta una scala di intensità degli uragani (1÷5)
Anche effetti benefici (rifornimento d’acqua)
2. Temporali = violenta tempesta convettiva accompagnata da tuoni e fulmini; è un
fenomeno locale, generalmente breve. E’ sempre associato a un movimento verticale
dell’aria e a una umidità e instabilità notevoli (cumulonembi a torre e acquazzoni).
Molto comuni in ambienti caratterizzati da alte temperature, alta umidità ed elevata
instabilità
Molto più diffusi sualla terraferma piuttosto che sull’acqua
3. Tornado = Profonda cella di bassa pressione circondata da un “cilindro” di vento
che ruota violentemente. Elevatissimo gradiente barico tra il centro del tornado e
l’aria immediatamente esterna (1000millibar). Venti di velocità compresa tra i 320 e
gli 800 km/h.
Percorso irregolare. Traiettoria serpeggiante e guizzante.
E’ la più distruttiva di tutte le perturbazioni atmosferiche.
I tornado si sviluppano
soprattutto alle latitudini
medie e subtropicali
principalmente in
primavera e nella tarda
estate
Oltre il 90% dei tornado viene registrato negli Stati Uniti (800-1200
tornado all’anno)
I FULMINI
Lo sviluppo di un grande
cumulonembo causa la separazione
delle cariche elettriche: le particelle
cariche positivamente salgono in alto
mentre quelle cariche negativamente
si concentrano verso la base del
cumulonembo. La carica negativa
alla base della nube induce cariche
positive sulla superficie terrestre
sottostante. Quando una lingua di
cariche negative scatta dalla nube
verso il basso e incontra una carica
positiva che guizza verso l’alto dal
suolo si produce una connessione
elettrica dalla nube al suolo e una
scarica elettrica esplode verso il
basso con il lampeggiare del fulmine
Il brusco riscaldamento provocato
dalla scarica di un fulmine produce
un’espansione istantanea dell’aia
dalla quale nasce un’onda d’urto che
si trasforma in un’onda sonora: il
tuono
V luce = 300.000 km/s
V suono = 0.34 km/s
I fronti freddi
Il fronte freddo è di norma
due volte più ripido del
fronte caldo e in genere si
muove più velocemente.
Esiste una stretta
relazione tra il
flusso d’aria in
alta quota e le
perturbazioni al
livello del suolo