lezione 4

La pressione atmosferica e i venti
Come ogni materia sottoposta all’attrazione terrestre
anche l’atmosfera ha un peso
Pressione = rapporto fra il peso dell’aria e la
superficie su cui agisce
A livello del mare, alla latitudine di 45°, alla
temperatura di 0°, fa equilibrio ad una colonnina
di mercurio alta 760 mm.
Questo valore corrisponde a 1033 g/cmq
(“atmosfera”)
In meteorologia si usa il millibar (mb)
760 mm = 1013 mb
Nel sistema internazionale si usa il pascal (Pa) cioè
la pressione esercitata dalla forza di 1 newton su
1 mq
1 ettopascal (hPa) = 1 millibar
La pressione varia in funzione dell’altitudine e della temperatura
Alzandosi dal livello del mare la pressione diminuisce poiché si
riduce lo spessore della colonna d’aria che grava sull’unità di superficie
La diminuzione non è costante
La pressione varia in funzione della temperatura: riscaldandosi l’aria
si dilata, diventa meno densa, il suo peso per unità di superficie
diminuisce e tende a spostarsi verso l’alto (in un sistema non confinato).
Raffreddandosi l’aria si contrae, diventa più densa e pesante e tende a
scendere.
Equazione di stato dei gas
PV = nRT
P = pressione; T = temperatura; V = volume di aria considerato;
n = numero di moli (mole: quantità di una qualunque sostanza il cui peso
in grammi è identico al suo peso molecolare, a sua volta pari alla somma
dei pesi atomici che compongono le molecole); R = costante
Se aumenta T aumenta anche P (che è la pressione proporzionale
al numero di urti e non il peso), questo ovviamente a V costante
Se V aumenta P diminuisce
Se può espandersi, all'aumento di T aumenta anche V e P non cambia o
addirittura diminuisce
Se non può espandersi all'aumento di T allora P aumenta
Nei sistemi locali non confinati se T aumenta l'aria è più leggera
(piccole masse d'aria possono espandersi)
.
A livello del mare la pressione è più alta sulle calotte polari che
sull’equatore
La pressione diminuisce con l’aumentare del vapor d’acqua (le
molecole di vapor d’acqua pesano meno degli altri gas)
ossigeno pm 32; azoto pm 28; acqua pm 18
TEMPERATURE ELEVATE = BASSA PRESSIONE
ARIA ASCENDENTE = BASSA PRESSIONE
BASSE TEMPERATURE = ALTA PRESSIONE
ARIA DISCENDENTE = ALTA PRESSIONE
Distribuzione della pressione:
FATTORI TERMICI
FATTORI DINAMICI
Zone ad alta pressione:
zone anticicloniche
Zone a bassa pressione:
zone cicloniche
Rappresentazione mediante isobare
Gradiente barico: rapporto fra la differenza
di pressione fra due punti e la loro distanza
Le differenze nella distribuzione
orizzontale della pressione causano
spostamenti d’aria dalla zone
anticicloniche alle zone cicloniche che
tendono a ristabilire l’equilibrio barico
(venti)
Direzione del vento: forza di gradiente; deviazione (forza di Coriolis); attrito con la superficie
Accelerazione di Coriolis (conservazione del moto di rotazione):
un corpo in movimento appare deviato nell’emisfero boreale verso destra rispetto alla direzione di partenza
Ac = 2Ω υ senφ
Ω = velocità angolare di rotazione
υ = velocità del vento
φ = latitudine
Immagine da satellite
ad infrarossi
(in nero regioni più calde)
Ben visibile la ITC
ITC = convergenza
intertropicale (basse pressioni)
STH = alte pressioni
subtropicali
Venti:
costanti (alisei)
periodici (monsoni)
Irregolari (fhoen)
Gli alisei: velocità media 20 km/h
Convergono nella ITC
Gli alisei (trade winds) sono i più
costanti tra i principali sistemi di
venti. Queste carte mostrano la
frequenza e la costanza nei
mesi di metà stagione, gennaio
e luglio. Nelle aree in arancione,
per esempio, il vento soffia nella
direzione indicata più del 90%
delle volte. Notare i monsoni
inversi durante luglio in Asia
meridionale
Alisei sulle coste australiane
Venti occidentali (westerlies)
Secondo la teoria classica questo sistema di venti planetari deriva
esclusivamente da cause termiche (forte riscaldamento della regione
equatoriale). Qui si crea una fascia continua di bassa pressione, l’aria
calda assume un moto ascendente, salendo si raffredda, al di sopra dei
1000 m da’ origine a venti contrari agli alisei (contralisei) che, freddi e
asciutti, producono correnti discensionali in corrispondenza dei tropici,
che giungono calde al suolo a causa della loro compressione.
Secondo le teorie moderne la distribuzione delle pressioni e dei venti
vicino alla superficie terrestre dipende dai processi dinamici connessi
con la circolazione dell’alta troposfera.
Qui manca l’azione frenante dell’attrito e dell’orografia.
Aumento di velocità
Inversione delle condizioni bariche; a 5000 m la pressione sulla fascia
equatoriale è più alta che ai poli per cui si generano flussi d’aria diretti
dall’equatore ai poli
La rotazione terrestre devia questi flussi trasformandoli
in venti occidentali (circolazione zonale)
Al di sopra dei 3000-5000 m scorrono venti occidentali veloci che
nell’alta troposfera possono raggiungere 300-500 km/h (correnti a
getto o jet stream)
Questo gigantesco flusso è particolarmente intenso sopra le zone
temperate dove le correnti hanno profondità di alcuni km e
larghezze di 500 km; circolano sinuosamente intorno alla Terra con
altezza media di 12 km.
In realtà esistono due grandi fasci
di correnti:
- corrente a getto subtropicale
(25°-35° lat. N e S) (rettilinea e
regolare)
- corrente a getto del fronte
polare (60° N e S) (irregolare
con saccature)
ORIGINE NON DEL
TUTTO CHIARITA:
Contatto fra masse d’aria calde e
umide tropicali
Rotazione terrestre
Corrente a getto (definizione WMO):
Corrente forte e stretta, concentrata
lungo un asse quasi orizzontale
nell’alta troposfera, con forti
gradienti verticali della velocità
Se la velocità della corrente supera i 150 km/h si ha uno sviluppo rettilineo meridiano, se la
velocità diminuisce la corrente forma ondulazioni (onde di Rossby) e sale di latitudine.
Al di sotto dei 70 km/h le ondulazioni si approfondiscono e occupano tutto l’emisfero; masse
d’aria polare scendono verso sud e masse d’aria tropicale salgono verso nord
Le onde si spezzano e formano masse d’aria isolate; queste scendono sul lato equatoriale della
corrente (subsidenza dinamica) originando le alte pressioni subtropicali (anticicloni) e salgono sul
suo lato polare formando le basse pressioni temperate e subpolari (cicloni) della bassa troposfera.