Corso Meteo VDS

Corso di Meteorologia Generale
per il Volo da Diporto o Sportivo
(Parte Prima)
Dr. Marco Tadini
meteorologo
U.M.A. Home Page - Ufficio Meteorologico Aeroportuale
www.ufficiometeo.it
Introduzione al Corso di Meteorologia
Generale e Aeronautica per il VDS
IL PASSATO



Apparecchi VDS di limitate prestazioni
Volo su tratte limitate in territorio noto
Meteorologia “del contadino”
– Climatologia locale


Noti i segni del tempo
Morfologia del territorio
– Ogni pilota meteorologo di se stesso


Meteorologia interpretata con il vissuto personale
Superare con l’esperienza la mancanza di:
– informazioni meteo
– teoria meteorolgica
2
Introduzione al Corso di Meteorologia
Generale e Aeronautica per il VDS
IL PRESENTE


Apparecchi VDS di elevate prestazioni
Volo su tratte estese anche in territori non noti
– Raid esteri

Superare ed integrare la meteorologia “del contadino”
– Affiancare analisi macro meteorologica a climatologia locale
– Conoscere la situazione sinottica


Ricorso a fonti aeronautiche ufficiali
Definizione condimeteo al momento dell’attività:
– Combinazione delle analisi

Ricondurre a situazione sinottica anche effetti a carattere locali
– Venti ed effetti orografici (turbolenze, wind-shear, MTW, ecc.)
– Nebbie e fenomeni di riduzione della visibilità
– Temporali
3
Introduzione al Corso di Meteorologia
Generale e Aeronautica per il VDS
I PROBLEMI E LE CONSEGUENZE

Difficile approccio alla materia
– Teorico e pratico

La materia appare estremamente complessa
– “Tutto ciò è eccessivo per fare un voletto”

A chi rivolgersi?
– Tendenza al “fai da te”

Le conseguenze
– Incoscienza e faciloneria


Scarsa conoscenza degli effetti della meteo sul volo
Uso di informazioni meteo non aeronautiche
– Onnipotenza

Sovrastima delle proprie possibilità e/o esperienza
– “Non è la prima volta che…”
4
Introduzione al Corso di Meteorologia
Generale e Aeronautica per il VDS
LE RISPOSTE

Una mentalità più “aeronautica”
– Nella formazione degli allievi piloti come degli stessi istruttori

Un istruttore non è solo un “vecchio” pilota
– Avere la coscienza di essere PILOTI


Presentarsi come PILOTI con tutto ciò che ne consegue
Combattere incoscienza e faciloneria
– La meteorologia è uno degli aspetti del volo

Dare la medesima attenzione di un controllo motore
– Rapporti di incivolo per cause meteo

Anche in aria chiara
5
Introduzione al Corso di Meteorologia
Generale e Aeronautica per il VDS
DALLE CONCLUSIONI DI UNA
COMMISSIONE D’INCHIESTA

RACCOMANDAZIONI
La commissione d'inchiesta, a seguito delle risultanze
delle indagini e delle analisi effettuate, ritiene di
dovere proporre le seguenti raccomandazioni allo
scopo di prevenire il ripetersi di eventi analoghi a
quelli oggetto d'indagine:
– sensibilizzare i piloti affinché si informino sempre sulle reali
condizioni atmosferiche presenti nella zona di operazione
rispettando anche le regole previste dall’AIP – Italia (RAC 56-1).
6
Introduzione al Corso di Meteorologia
Generale e Aeronautica per il VDS
IL BRIEFING PREVOLO

Abituarsi al contatto con i centri meteo aeronautici
– Dal briefing orale al briefing completo

Sapere dove cercare
– Servizi Aeronautici ENAV S.p.A. ed AMI
– In fase operativa vietare ogni informazione non certificata


Internet solo per studio
Sapere cercare e interpretare le informazioni
– Bollettini aeronautici
– Avvisi di sicurezza
– Carte aeronautiche

NON CEDERE DI FRONTE ALLE PRIME DIFFICOLTA’ !!
– “Ma io per fare un voletto ho bisogno di tutto ciò ?” “SI!!”
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Introduzione al Corso di Meteorologia
Generale e Aeronautica per il VDS
IL BRIEFING PREVOLO

Contattare un centro meteo aeronautico
– Sapere CON CHI si sta parlando per sapere COSA chiedere



Centro di previsione meteorologica (LIML o LIRF se ENAV)
Centro di informazione meteorologica (altri aeroporti civili)
Richiedere le informazioni appropriate
– Briefing orale


Tipo di apparecchio (specificare ULM senza timore)
Rotta o zona di volo
– Semplice lettura di bollettini e altre informazioni


Bollettini degli aeroporti più prossimi alla rotta o zona di volo
Se possibile, invio di una o due carte (SWC LL e FL050)
– Entrambe
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METEOROLOGIA
GENERALE
PROPRIETÀ DELL’ATMOSFERA
TERMODINAMICA DELL’ATMOSFERA
CIRCOLAZIONE GENERALE ATMOSFERICA
CIRCOLAZIONE DELLE MEDIE ALTITUDINI
IL VENTO - LE NUBI
FENOMENI PERICOLOSI PER IL VOLO
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Proprietà dell’Atmosfera
ATMOSFERA TERRESTRE

involucro di gas che circonda il pianeta

subisce l’influenza della forza di gravità terrestre
– se gravità insufficiente: atmosfera dispersa nello spazio

partecipa al moto planetario di rotazione terrestre
– la rotazione influenza le correnti atmosferiche

subisce l’influenza della morfologia planetaria
– l’orografia influenza le correnti atmosferiche
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Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Proprietà dell’Atmosfera
COMPOSIZIONE ATMOSFERICA

tra 0 e 100 km
– gas presenti ovunque in percentuali fisse

azoto, ossigeno, gas nobili
– gas con variazioni percentuali in tempi lunghi

anidride carbonica
– gas in quantità variabili ed a quote preferenziali

ozono, vapore acqueo, pulviscolo atmosferico
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Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Proprietà dell’Atmosfera
COMPOSIZIONE ATMOSFERICA
COMPONENTI PERMANENTI DELL’ARIA
(primi 100 km)
Azoto 78,08 %
Ossigeno 20,94 %
Argon 0,93 %
Anidride Carbonica 0,03 %
Idrogeno tracce
Elio tracce
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Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Proprietà dell’Atmosfera
COMPOSIZIONE ATMOSFERICA
COMPONENTI VARIABILI DELL’ARIA
(primi 100 km)
Ozono
quote di concentrazione: da 25 a 70 km
Vapore acqueo
quote di concentrazione: fino a 12 - 18 km
Pulviscolo
quote di concentrazione: nei primi km
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Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Proprietà dell’Atmosfera
COMPOSIZIONE ATMOSFERICA

azoto ed ossigeno
– costituiscono oltre il 99% dell’atmosfera
– non hanno alcun ruolo nei fenomeni meteorologici

grande importanza meteorologica
– componenti variabili

vapore acqueo

pulviscolo atmosferico
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Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Proprietà dell’Atmosfera
COMPOSIZIONE ATMOSFERICA

vapore acqueo
– primi km di altezza (fino a 12-18 km)
– evaporazione da superfici liquide
– percentuali variabili (pochi gr/kg di aria)
– importanza meteorologica dovuta a

scambi energetici
– scambiate 600 cal/g acqua durante condensazione/evaporazione

limite alla dispersione del calore irradiato dalla Terra sotto
forma di radiazione infrarossa (effetto serra)
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Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Proprietà dell’Atmosfera
COMPOSIZIONE ATMOSFERICA

pulviscolo atmosferico
– particelle sospese nei bassi strati
– hanno origine:

naturale (sale marino, ceneri vulcaniche)

artificiale (residui processi di combustione  smog)
– importanza meteorologica dovuta a:

proprietà igroscopiche (nuclei di condensazione)

 formazione delle nubi
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Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Proprietà dell’Atmosfera
PROPRIETA’ ATMOSFERICHE

pressione e densità
– diminuiscono con l’altezza

temperatura
– variabilità di comportamento
– alternanza di massimi e minimi
– serie di strati a profilo termico uniforme
(sempre crescente o decrescente)
– strati di transizione a temperatura costante
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Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Proprietà dell’Atmosfera
PROFILO TERMICO ATMOSFERICO

strati a profilo termico uniforme
– troposfera

temperatura decrescente
– stratosfera

temperatura crescente
– mesosfera

temperatura decrescente
– strati esterni: termosfera, ionosfera, esosfera



temperature crescenti (superiori al migliaio di gradi)
approssimazione gas perfetti
strati di transizione a temperatura costante
– tropopausa
– stratopausa
– mesopausa
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Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Proprietà dell’Atmosfera
PROFILO TERMICO DELL’ATMOSFERA
STRATI A PROFILO TERMICO
UNIFORME: TROPOSFERA,
STRATOSFERA, MESOSFERA,
STRATI ESTERNI
STRATI A PROFILO TERMICO
COSTANTE: TROPOPAUSA,
STRATOPAUSA, MESOPAUSA
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Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Proprietà dell’Atmosfera
TROPOSFERA E TROPOPAUSA

troposfera
– altezza variabile per rotazione terrestre



8 km ai poli
11 - 12 km latitudini intermedie
17 km all’equatore
– temperatura diminuisce con la quota


valore medio s.l.m. : 15°C
valore medio a quota massima: - 55°C
– sede di tutti i fenomeni meteorologici

tropopausa
– spessore dell’ordine di una decina di km
– temperatura costante - 55°C
– presenza delle correnti a getto
20
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Proprietà dell’Atmosfera
PRESSIONE ATMOSFERICA
DEFINIZIONE DI PRESSIONE
IL PESO DELL’ATMOSFERA PER UNITÀ DI SUPERFICIE
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Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Proprietà dell’Atmosfera
PRESSIONE ATMOSFERICA
LA PRESSIONE ATMOSFERICA PRESENTA UN ANDAMENTO
DECRESCENTE CON QUOTA
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Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Proprietà dell’Atmosfera
PRESSIONE ATMOSFERICA

valore medio pressione MSL a 0°C e 45° lat.
760 mmHg
1013 mb
1 atm

unità corrente: ectoPascal hPa
1 hPa = 1mb
1013 hPa
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Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Proprietà dell’Atmosfera
MISURA DELLA PRESSIONE ATMOSFERICA

BAROMETRO A MERCURIO
– es.: barometro di Torricelli
– il più accurato
– necessita di correzioni per:

altitudine
– riportare la lettura a livello del mare

temperatura
– compensare dilatazione
termica del mercurio
– molto fragile
– il mercurio è un veleno
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Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Proprietà dell’Atmosfera
MISURA DELLA PRESSIONE ATMOSFERICA
UTILIZZO DEL BAROMETRO DI TORRICELLI IN
CONDIZIONI STANDARD: TEMPERATURA 0°C e LATITUDINE 45°
25
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Proprietà dell’Atmosfera
MISURA DELLA PRESSIONE ATMOSFERICA
UTILIZZO DEL BAROMETRO DI TORRICELLI IN
CONDIZIONI STANDARD: TEMPERATURA 0°C e LATITUDINE 45°
p(atm,std) = F / S = m g / S =Hg h S g / S = Hg h g
– essendo







S
sezione del tubo
F
forza peso colonna di mercurio
m
massa colonna di mercurio
h = 0,76 m
altezza colonna di mercurio
V=mh
volume colonna di mercurio
g = 9,80665 m/s2
accelerazione di gravità
Hg = 13595,5 kg/m3
densità del mercurio
– si noti che

la pressione è indipendente:
– dalla sezione del tubo utilizzato (viene eliminato il termine S)
– dall’inclinazione del tubo (Leggi di Stevino e Pascal della statica dei fluidi) 26
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Proprietà dell’Atmosfera
MISURA DELLA PRESSIONE ATMOSFERICA
UTILIZZO DEL BAROMETRO DI TORRICELLI IN
CONDIZIONI STANDARD: TEMPERATURA 0°C e LATITUDINE 45°
p(atm,std) = Hg h g = 13595,5 kg/m3 ·9,80665 m/s2 ·0,76 m
p(atm,std)  101327 Pa
1 Pa (Pascal) = 1 N/m2 = 1 unità MKSA di pressione
p(atm,std)  1013,27 hPa
1 hPa (ectoPascal) = 100 Pa
- passando al sistema di unità CGS 1 hPa = 100 N/m2 = 1000 dine/cm2 = 1000 baria = 0,001 bar = 1 mb (millibar)
– essendo



1 bar = 1 000 000 baria
1 mb = 0,001 bar = 1000 baria
1 baria = 1 dina / cm2 = 0,1 N/m2 = 1 unità CGS di pressione
p(atm,std)  1013,27 mb
27
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Proprietà dell’Atmosfera
MISURA DELLA PRESSIONE ATMOSFERICA

BAROMETRO ANEROIDE
– sistema meccanico


impreciso
facile trasporto
– utilizza capsula con vuoto
all’interno solidale ad un ago



capsula si espande o contrae
per variazioni di pressione
ago si muove su scala graduata
lettura dei valori senza
necessità di alcuna correzione
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Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Proprietà dell’Atmosfera
MISURA DELLA PRESSIONE ATMOSFERICA
BAROMETRO A MERCURIO
E BAROMETRO ANEROIDE
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Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Proprietà dell’Atmosfera
DENSITA’ ATMOSFERICA
MASSA DI ATMOSFERA
CONTENUTA IN UN VOLUME UNITARIO
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Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Proprietà dell’Atmosfera
DENSITA’ ATMOSFERICA

andamento decrescente con la quota
– 50% atm compreso nei primi 5,5 km
– 99,7% atm compreso nei primi 40 km
– a 40 km p = 0,27 ps.l.m.

possibile definizione di una quota limite ?
– altezza oltre la quale non rintracciabile gas atmosferico

non esiste un limite superiore atmosfera
– incandescenza meteoriti tra 100 e 300 km
– aurore polari a circa 1000 km

alle alte quote
– gas atmosferico confuso con altri non terrestri

vento solare
31
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Proprietà dell’Atmosfera
RELAZIONE TRA PRESSIONE E QUOTA

l’aria è un fluido comprimibile
– se l’aria non fosse comprimibile (es.: acqua):
 ad ogni quota, stesso numero di molecole in uguali volumi di aria
 uguali variazioni di pressione per uguali variazioni quota
 legge lineare di variazione della pressione
– in realtà l’aria è comprimibile:
 gli strati più bassi sono più compressi e più densi
– sostengono il peso della maggior parte atmosfera
 gli strati superiori sono meno compressi e meno densi
– vi è meno aria che pesa al di sopra
 all’aumentare della quota di riferimento:
per variare pressione di 1 hPa si devono considerare
variazioni di quota sempre più ampie
32
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Proprietà dell’Atmosfera
RELAZIONE TRA PRESSIONE E QUOTA
VARIAZIONI DI QUOTA CORRISPONDENTI AD UNA
VARIAZIONE DI PRESSIONE DI 1 hPa

t = costante = 0°C
– 8 metri al livello del mare
– 16 metri a 5500 metri
– 32 metri a 11000 metri
– 64 metri a 16500 metri
33
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Proprietà dell’Atmosfera
RELAZIONE TRA PRESSIONE E TEMPERATURA

a seguito di variazioni di temperatura al suolo:

variazioni di pressione al suolo:
 variazioni densità aria  variazioni di pressione
– stagionali

estate: max su oceani - min su continenti (inverno opposto)
– giornaliere


meno di 1 hPa zone temperate, qualche hPa Tropici
due massimi e due minimi nelle 24 ore
– massimi alle 10 e 22 locali
– minimi alle 16 e 4 locali
– irregolari

dinamiche

termiche
– compressioni e rarefrazioni aria legate a circolazione generale
– legate all’andamento del tempo (perturbazioni)
– variazioni anche consistenti (10-20 hPa)
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Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Proprietà dell’Atmosfera
RELAZIONE PRESSIONE-QUOTA-TEMPERATURA

CONFRONTO TRA PRESSIONI MISURATE
riduzione al livello medio del mare (Mean Sea Level):
–
–
–
–

confrontare pressioni misurate in diverse località
determinare la variazione orizzontale della pressione
riferita a superficie di altezza costante (MSL)
tabelle trasformano pressione da misurata in MSL
riduzione a 0°C
– necessaria con barometri a mercurio
– mercurio caldo è meno denso del mercurio freddo:
 colonna Hg più alta per equilibrare stessa pressione atm
– tabelle riducono a 0°C le letture del barometro
35
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Proprietà dell’Atmosfera
RELAZIONE PRESSIONE-QUOTA-TEMPERATURA
RIDUZIONE DELLA PRESSIONE AL MSL

QFE
– pressione reale all’altezza di un aeroporto

QFF
– riduzione QFE a MSL in atmosfera reale
– aggiunge al QFE la pressione equivalente all’altezza luogo
– la correzione è funzione:




p0
p

t
pressione al livello inferiore
pressione al livello superiore
coefficiente dilatazione termica dei gas  = 1/273
temperatura media strato considerato (dato incognito!)
– trasformazione tramite tabelle
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Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Proprietà dell’Atmosfera
SUPERFICI ISOBARICHE

costruire superficie 3D di punti uguale pressione

rilevare quota punti con determinati valori pressione
– sondaggio atmosferico

l’altezza di punti aventi uguale pressione:
– varia da località a località
– dipende condizioni aria al suolo
– influisce sui movimenti masse d’aria in quota e suolo

costruzione di superfici isobariche:
– unione punti di uguale pressione a quote diverse
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Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Proprietà dell’Atmosfera
SUPERFICI ISOBARICHE

su una superficie isobarica:
– tutti i punti hanno uguale pressione ma quote diverse
– isoipse uniscono punti stessa quota (intervalli di 40 o 60 metri)

distanza tra superfici isobariche:
– dipende dalla temperatura aria intermedia




temperatura alta, aria dilata, distanza cresce
temperatura bassa, aria comprime, distanza diminuisce
massime o minime altezza di superfici isobariche
corrispondono max o min pressioni in quota
superfici isobariche standard (uso aeronautico):
– 850 700 500 400 300 200 hPa
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Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Proprietà dell’Atmosfera
COSTRUZIONE DI CARTE METEOROLOGICHE
CARTE DI PUNTI AD ALTEZZA COSTANTE
le ISOBARE uniscono i punti di ugual pressione
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Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Proprietà dell’Atmosfera
COSTRUZIONE DI CARTE METEOROLOGICHE
CARTE DI PUNTI A PRESSIONE COSTANTE
Le ISOIPSE uniscono i punti di uguale altezza
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Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Proprietà dell’Atmosfera
I.S.A. : ICAO STANDARD ATMOSPHERE

proprietà a MSL (Mean Sea Level), latitudine 45°

temperatura
–
–
–
–
–
temperatura
pressione
peso molec.
densità
umidità rel.





15°C
760 mmHg = 1013,25 hPa
28,966
1,226 kg/m3
15%
– 15°C al MSL
– troposfera (da MSL a 11 km)

temperatura decresce di 0,65°C /100m
(gradiente termico verticale )
– tropopausa:


11 km  -56,5° C
da 11 a 20 km  costante
41
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Proprietà dell’Atmosfera
I.S.A. : ICAO STANDARD ATMOSPHERE
Pressione
hPa
1000
850
700
500
400
300
200
100
50
30
20
10
livelli isobarici standard
Altitudine
m
ft
111
364
1457 4781
3012 9882
5574 18289
7185 23574
9164 30065
11784 38662
16180 53083
20576 67507
23849 78244
26481 86881
31055 101885
Temperatura
°C
+ 14,3
+ 5,5
- 4,6
- 21,2
- 31,7
- 44,6
- 56,5
- 56,5
- 55,9
- 52,7
- 50,0
- 45,5
42
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Proprietà dell’Atmosfera
ALTIMETRIA


altimetri tarati in atmosfera I.S.A.
regolazione altimetri per altitudine sul MSL
– QFF: indicazioni errate se andamento temperatura non è I.S.A.
– introduzione del QNH

QNH
– riduzione QFE a MSL in atmosfera standard
– aggiunge al QFE la pressione equivalente all’altezza luogo
– funzione della variazione standard della temperatura

gradiente termico verticale  = 0,65°C / 100 metri
– obbligo regolare altimetri su QNH:


fuori da spazi aerei controllati sotto altezza 3000 ft
negli spazi aerei controllati sotto livello transizione
43
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Proprietà dell’Atmosfera
ALTIMETRIA

QNE
– valore superficie standard 1013 hPa
– altimetro settato su QNE indica livelli di volo
– obbligo regolare altimetri su QNE:

fuori da spazi aerei controllati al di sopra altezza 3000 ft

negli spazi aerei controllati al di sopra livello transizione

su oceani o zone dove non disponibili informazioni aggiornate
– Standard Pressure Regions su carte aeronautiche
– aeromobili con altimetro su QNE:

possibile assicurare adeguata separazione verticale
44
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Proprietà dell’Atmosfera
SISTEMI BARICI AL SUOLO

riportare su carta geografica:
– posizione stazioni di misura pressione
– pressione ridotta al livello del mare

tracciare le isobare
– collegare località con uguale pressione MSL
– le isobare si tracciano ad intervalli di 4 hPa
– può essere necessario interpolare

evidenziare le zone dove la pressione:
– aumenta progressivamente (alta pressione - anticicloni)
– diminuisce progressivamente (bassa pressione - cicloni)
45
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Proprietà dell’Atmosfera
SISTEMI BARICI AL SUOLO
46
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Proprietà dell’Atmosfera
SISTEMI BARICI AL SUOLO
ANTICICLONI
zone di pressione crescente verso l’interno
pressione alta relativamente ai valori circostanti
47
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Proprietà dell’Atmosfera
SISTEMI BARICI AL SUOLO
ANTICICLONI

indicati con la lettera H sulle mappe meteo

valore medio centrale  1024 hPa

registrati anche valori oltre i 1050 hPa

divergenza al suolo:
– aria in quota viene richiamata al suolo
– espulsa dal centro verso l’esterno
– esce assumendo rotazione oraria
– il processo si oppone alla formazione di nubi
– convergenza in quota
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Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Proprietà dell’Atmosfera
SISTEMI BARICI AL SUOLO
CICLONI
(o DEPRESSIONI o CENTRI DI MINIMA)
zone di pressione decrescente verso l’interno
pressione bassa relativamente ai valori circostanti
49
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Proprietà dell’Atmosfera
SISTEMI BARICI AL SUOLO
CICLONI

indicati con la lettera L sulle mappe meteo

valore centrale raramente sotto 980 hPa

convergenza al suolo
– aria richiamata dall’esterno verso il centro
– entra assumendo rotazione antioraria
– nel centro viene innalzata in quota
– processo favorevole alla formazione di nubi
– divergenza in quota
50
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Proprietà dell’Atmosfera
SISTEMI BARICI AL SUOLO
CICLONI
la convergenza dell’aria
favorisce lo sviluppo di nubi
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Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Cenni di Termodinamica Atmosferica
GRANDEZZE TERMODINAMICHE

energia
– esprime la capacità di un corpo a compiere lavoro

energia cinetica
– posseduta da un corpo grazie al suo movimento
– proporzione al quadrato della velocità Ec=½mv2

temperatura (di un solido, liquido o gas)
– relativamente alle particelle costituenti è:



indice del loro grado di agitazione
correlata alla loro velocità media  en. cinetica media
calore
– forma di energia
– da un corpo ad altro con diversa temperatura
52
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Cenni di Termodinamica Atmosferica
SCALE TERMOMETRICHE
DEFINIZIONI E CONVERSIONI
53
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Cenni di Termodinamica Atmosferica
PROPAGAZIONE DEL CALORE

conduzione
– tipico dei solidi
– tra due corpi a contatto o tra parti stesso corpo

convezione
– tipico dei fluidi
– correnti convettive:

si scalda una sezione di fluido

le molecole si spostano all’interno del fluido

trasporto di energia cinetica  trasporto di calore
54
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Cenni di Termodinamica Atmosferica
PROPAGAZIONE DEL CALORE

irraggiamento (trasferimento radiativo)
– propagazione nel vuoto alla velocità luce
– tipico del sistema Sole - Terra
– assenza di materia
– onde elettromagnetiche assorbite e trasformate in calore
– corpo emittente:

quantità di radiazione emessa dipende dalla temperatura
– corpo assorbente:

quantità di radiazione assorbita dipende dalla superficie

albedo: rapporto tra radiazione riflessa e radiazione totale
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Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Cenni di Termodinamica Atmosferica
ALBEDO
RELAZIONE TRA ALBEDO - TEMPERATURA E ALBEDO
CARATTERISICA DI ALCUNE SUPERFICI TERRESTRI
56
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Cenni di Termodinamica Atmosferica
BILANCIO TERMICO ATMOSFERICO

Sole e Terra emettono energia con un massimo:
– Sole: regione visibile VIS dello spettro elettromagnetico
– Terra: regione infrarossa IR dello spettro elettromagnetico

radiazione solare VIS raggiunge il suolo terrestre
– atmosfera trasparente a radiazione solare VIS
– riscaldamento Terra per assorbimento di radiazione solare IR


Terra emette radiazione infrarossa IR
emissione IR Terra parzialmente dispersa nello spazio
– parziale assorbimento di radiazione IR da parte atmosfera
– riscaldamento atmosfera e riemissione di radiazione IR

Terra assorbe emissione IR atmosfera
– riscaldamento Terra (effetto serra)
57
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Cenni di Termodinamica Atmosferica
BILANCIO TERMICO ATMOSFERICO
MASSIMI DI EMISSIONE ENERGETICA SOLARE
(VISIBILE) E TERRESTRE (INFRAROSSO)
Sole e Terra presentano emissione caratteristica di corpi neri,
rispettivamente a temperature di 6000 K e 255 K
58
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Cenni di Termodinamica Atmosferica
BILANCIO TERMICO ATMOSFERICO

il sistema Terra + atmosfera:
– riceve 100 unità di radiazione dal Sole:


30 disperse (albedo totale)
70 assorbite:
– 19 da nubi e atmosfera
– 51 dal suolo

la superficie terrestre emette:
– 6 unità IR disperse nello spazio
– 111 unità assorbite IR dall’atmosfera

l’atmosfera terrestre emette:
– 64 unità IR disperse nello spazio
– 96 unità assorbite dalla superficie terrestre
59
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Cenni di Termodinamica Atmosferica
BILANCIO TERMICO ATMOSFERICO

il sistema Sole / Terra + atmosfera:
– unità IR disperse nello spazio: 64+6=70
 bilancio con le 70 assorbite
 equilibrio radiativo

la superficie terrestre:
– unità ricevute: 51 sole + 96 IR = 147
– unità disperse: 6 IR +111 IR = 117
 fuori bilancio


vi è radiazione in eccesso da dissipare
altrimenti la superficie terrestre brucerebbe
60
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Cenni di Termodinamica Atmosferica
BILANCIO TERMICO ATMOSFERICO

trasferimento di calore sensibile:
– sensibile: che si può misurare (termometri)
– calore si sposta da una località all’altra
– variazioni di temperatura in superficie

trasferimento di calore latente:
– calore assorbito dall’acqua che evapora
– CALORE LATENTE DI EVAPORAZIONE

600 calorie per trasformare in vapore 1 gr acqua
– le correnti convettive trasportano vapore (e energia)
– vapore che condensa restituisce la stessa l’energia
– CALORE LATENTE DI CONDENSAZIONE

600 cal per ogni gr di vapore che condensa
61
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Cenni di Termodinamica Atmosferica
BILANCIO TERMICO ATMOSFERICO
RADIAZIONE SOLARE INCIDENTE
E BILANCIO ENERGETICO
62
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Cenni di Termodinamica Atmosferica
BILANCIO TERMICO ATMOSFERICO
TRASFERIMENTO DI CALORE
SENSIBILE E LATENTE
63
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Cenni di Termodinamica Atmosferica
ESCURSIONE TERMICA GIORNALIERA

curva insolazione solare
– ha il massimo a mezzogiorno

curva emissione IR terrestre
– ha il massimo alcune ore dopo



tempo necessario a superficie terrestre per assorbire
radiazione solare VIS e riemettere radiazione IR
l’aria si scalda assorbendo radiazione infrarossa
temperatura massima giornaliera viene registrata nel
primo pomeriggio
64
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Cenni di Termodinamica Atmosferica
ESCURSIONE TERMICA GIORNALIERA

sovrapponendo le due curve di emissione:
– se curva insolazione supera curva emissione IR:
 aumento della temperatura
– temperatura sale fino curva IR supera curva sole:
 incrocio tra due curve segna massima diurna
 circa metà pomeriggio
– temperatura cala fino curva sole supera curva IR:
 incrocio tra due curve segna minima notturna
 subito dopo sorgere del sole
65
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Cenni di Termodinamica Atmosferica
ESCURSIONE TERMICA GIORNALIERA
MASSIME E MINIME GIORNALIERE IN FUNZIONE
DELLE CURVE DI IRRAGGIAMENTO SOLARE E DI
EMISSIONE INFRAROSSA TERRESTRE
66
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Cenni di Termodinamica Atmosferica
ESCURSIONE TERMICA GIORNALIERA

notte:
– forte emissione IR e assenza di irraggiamento
– con cielo sereno radiazione IR dispersa nello spazio
– il terreno si raffredda (raffreddamento radiativo)
– l’aria è un cattivo conduttore di calore
– solo lo strato di aria vicino suolo diviene freddo
– al suolo aria più densa che a quote successive
– assenza di rimescolamento convettivo
– alterato il profilo termico della bassa troposfera
– si forma una inversione termica
67
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Cenni di Termodinamica Atmosferica
ESCURSIONE TERMICA GIORNALIERA
RISCALDAMENTO DIURNO E
DEFINIZIONE DI CALORE SPECIFICO
68
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Cenni di Termodinamica Atmosferica
ESCURSIONE TERMICA GIORNALIERA
RAFFREDDAMENTO NOTTURNO E
FORMAZIONE DI INVERSIONE TERMICA
69
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Circolazione Atmosferica
CIRCOLAZIONE GENERALE ATMOSFERICA

cause fondamentali
– differente riscaldamento nelle diverse regioni del globo


riscaldamento maggiore nelle zone tropicali, minore nelle polari

necessità di trasferire calore da equatore verso poli
fine ultimo della circolazione generale atmosferica
– ridistribuzione del calore solare (calore sensibile)
– riduzione del divario termico tra equatore e polo
70
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Circolazione Atmosferica
CIRCOLAZIONE GENERALE ATMOSFERICA

caso ipotetico
– Terra non in rotazione e superficialmente omogenea (oceani)
 unica circolazione convettiva meridiana a scala emisferica
 Cella di Hadley:

salita di aria in quota all’equatore

flusso in quota verso i poli

discesa di aria al suolo ai poli

flusso in superficie verso equatore
71
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Circolazione Atmosferica
CIRCOLAZIONE GENERALE ATMOSFERICA

caso reale
– Terra in rotazione con periodo 24 h

modello a singola Cella di Hadley non più plausibile

modello complesso di circolazione atmosferica

da unica circolazione meridiana a sistema di tre circolazioni:
– meridiana interpropicale o Cella di Hadley 0° - 30°N
– extratropicale o Cella di Ferrel
30°N - 60°N
– cella polare
60°N - 90°N
– la rotazione terrestre interviene sulla circolazione atmosferica

introduzione della forza deviante o deviazione di Coriolis
72
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Circolazione Atmosferica
FORZA DEVIANTE o DEVIAZIONE DI CORIOLIS
NELL’EMISFERO NORD, UN CORPO IN MOVIMENTO
VIENE DEVIATO VERSO DESTRA RISPETTO AD UN
OSSERVATORE AL SUOLO
73
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Circolazione Atmosferica
EFFETTI DELLA FORZA DEVIANTE
SIMMETRIA CIRCOLAZIONE EMISFERO SUD

deviazione Coriolis agisce in direzione opposta

circolazione atmosferica speculare emisfero nord

a seguire sempre riferimento a emisfero nord
– sostituire “nord” con “sud” per riferirsi all’emisfero sud

emisfero nord: alisei da nord-est
emisfero sud:
alisei da sud-est
– “est” e “ovest” si mantengono inalterati nei due emisferi

venti permanenti medie latitudini sempre occidentali
74
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Circolazione Atmosferica
CIRCOLAZIONE GENERALE ATMOSFERICA

circolazione come insieme di moti a diversa scala

scala moti atmosferici
– moti verticali

massima estensione: intero spessore troposfera
– moti orizzontali meridiani

forte componente in direzione meridiana

massima estensione: fascia latitudinale di  30°
– moti orizzontali zonali

forte componente in direzione paralleli

massima estensione: intera circonferenza terrestre
75
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Circolazione Atmosferica
CIRCOLAZIONE GENERALE ATMOSFERICA

conseguenze
– venti permanenti superficiali

nordorientali intertropicali (alisei)

venti occidentali medie latitudini (westerlies)

venti orientali polari
– sistemi barici dinamici (a carattere permanente)

basse equatoriali

alte subtropicali

basse polari

alte artiche
76
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Circolazione Atmosferica
SISTEMI BARICI DINAMICI

originati dai moti verticali aria

fasce circumpolari di:
– moti conseguenti dinamica circolazione generale
– bassa pressione


corrispondenza alle fasi ascendenti di aria in quota
equatore, circoli polari
– alta pressione



corrispondenza alle fasi discendenti di aria al suolo
tropici, calotte artiche (poli)
nuclei barici dinamici
– punti di massimo e minimo barico relativo interni alle fasce

anticicloni rinforzati su Azzorre, Bermuda, Pacifico orientale
cicloni accentuati su Aleutine e Islanda

H (oppure L) in quota su H (oppure L) al suolo

– mantengono stesso andamento in quota e al suolo
77
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Circolazione Atmosferica
CIRCOLAZIONI TERMICHE


originano da gradiente orizzontali di temperatura
inizialmente superfici isobariche parallele suolo
– in assenza di gradiente barico

diverso riscaldamento del suolo a pressione costante
– l’aria scaldata si espande e diminuisce la densità
– l’aria raffreddata si contrae e diminuisce la densità


superfici isobariche inclinate all’aumentare della quota
si origina gradiente barico in quota
– alta pressione su zona calda
– bassa pressione su zona fredda
78
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Circolazione Atmosferica
CIRCOLAZIONI TERMICHE

aria fluisce in quota da zona calda verso zona fredda

perdita di massa in colonna d’aria su zona calda
– diminuisce pressione al suolo su zona calda

guadagno di massa in colonna d’aria su zona fredda
– aumenta pressione al suolo su zona fredda

gradiente barico al suolo opposto a quello in quota

aria fluisce al suolo da zona fredda verso zona calda
– circolazione al suolo come flusso di ritorno di quelle in quota
79
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Circolazione Atmosferica
CIRCOLAZIONI TERMICHE
EFFETTO DI DIVERSO RISCALDAMENTO AL
SUOLO SU UN CAMPO BARICO UNIFORME:
AVVIO DI CIRCOLAZIONE TERMICA IN QUOTA
80
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Circolazione Atmosferica
CIRCOLAZIONI TERMICHE
EFFETTO DI DIVERSO RISCALDAMENTO AL
SUOLO SU UN CAMPO BARICO UNIFORME:
CIRCOLAZIONE TERMICA COMPLETA
81
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Circolazione Atmosferica
CIRCOLAZIONI TERMICHE

stesso origine per fenomeni a scale molto diverse:
– mesoscala (centinaio di km): brezze
– sinottica (decine di migliaia di km): monsoni

campi barici di origine termica
– andamento in quota opposto rispetto al suolo


H (oppure L) al suolo con L (oppure H) in quota
caratteristiche della circolazione termica:
– vento al suolo da zone fredde verso zone calde
– inversione periodica della circolazione

esempi di circolazioni termiche
– brezze: periodo di dodici ore
– monsoni: periodo di sei mesi
82
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Circolazione Atmosferica
CIRCOLAZIONI TERMICHE
ESEMPI DI CIRCOLAZIONI A MESOSCALA:
BREZZE DI MARE E BREZZE DI VALLE
83
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Circolazione Atmosferica
CIRCOLAZIONE EXTRATROPICALE

insieme di circolazioni frazionate
– variabilità in intensità ed estensione

incontro tra masse aria fredda polare e calda tropicale
– separate dalla linea del fronte polare

formazione di vortici (cicloni extratropicali)
– serie vortici ciclonici separati da cellule anticicloniche

scambio termico internamente a ciascun vortice
– afflusso di aria calda anteriormente al vortice
– afflusso di aria fredda posteriormente al vortice
84
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Circolazione Atmosferica
CIRCOLAZIONE EXTRATROPICALE

i cicloni extratropicali
– fenomeni caratterizzati da:


–
–
–
–
–
scala spaziale ordine centinaia di miglia
scala temporale ordine alcuni giorni
depressioni interne al campo barico (perturbazioni)
energia da discontinuità termica del fronte polare
muovono da ovest verso est
vortici inseriti nel flusso dei venti occidentali
detti anche


minimi frontali
cicloni frontali
85
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Circolazione Atmosferica
CIRCOLAZIONE EXTRATROPICALE

il fronte polare
– separa masse d’aria fredda polare e calda tropicale
– circa latitudine 60°N

fascia bassa pressione polare
– convergenza dei venti superficiali

venti orientali polari

venti occidentali medie latitudini
86
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Circolazione Atmosferica
CICLOGENESI DELLE MEDIE LATITUDINI
FORMAZIONE DI CICLONI EXTRATROPICALI

fase stazionaria
– fronte polare stabile
– attraverso linea fronte

rapida variazione di
temperatura e umidità

wind shear
87
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Circolazione Atmosferica
CICLOGENESI DELLE MEDIE LATITUDINI

fase sviluppo
– creazione punto di minimo
barico lungo fronte polare

elevato gradiente termico
– deformazione “ad onda”
della linea fronte polare

fronte freddo e caldo
– avvio rotazione antioraria
masse aria intorno a minimo


approfondimento minimo e formazione ciclone
ciclone inserito nel flusso occidentale
– trasla verso est a 15 - 20 kt
88
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Circolazione Atmosferica
CICLOGENESI DELLE MEDIE LATITUDINI

fronte caldo
– ad est del minimo
– dove ciclone “spinge”
aria calda verso nord

fronte freddo
– ad ovest del minimo
– dove ciclone “tira”
aria fredda verso sud

settore caldo
– tra i due fronti
– a sud del minimo
89
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Circolazione Atmosferica
CICLOGENESI DELLE MEDIE LATITUDINI

fase maturità
– fronte freddo raggiunge
e sovrappone fronte caldo
– formazione occlusione
– settore caldo spinto in quota
– aumento pressione centrale
– progressivo indebolirsi ed
esaurirsi del vortice
– ripristino linea fronte polare
90
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Circolazione Atmosferica
FRONTI

definizione
– FRONTE: zona di transizione tra due diverse masse d’aria

proprietà
– estensione orizzontale ordine centinaia miglia
– estensione temporale ordine settimana
– classificati in base al movimento

freddo
massa aria fredda in avanzamento

caldo
massa aria calda in avanzamento

stazionario
assenza movimenti apprezzabili

occluso
fronte freddo sovrappone fronte caldo
91
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Circolazione Atmosferica
FRONTI

proprietà
– per definizione, il fronte identificato su carte al suolo

ma la superficie frontale ha estensione tridimensionale

in quota si hanno fenomeni riconducibili a fronte al suolo
– i fronti non sono linee o superfici sottili
– transizione tra masse d’aria avviene in una zona frontale
– spessori caratteristici da 0.5 a più di 100 miglia

spessore inferiore in prossimità suolo

aumenta con quota
– sede di fenomeni pericolosi per il volo

forte turbolenza e wind shear
92
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Circolazione Atmosferica
FRONTE CALDO




zona dove aria calda
sostituisce aria fredda
traslazione da SW a NE
dietro fronte aria
più calda e umida
rappresentato da linea
rossa con semicerchi
diretti verso aria fredda
in direzione del moto
93
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Circolazione Atmosferica
FRONTE CALDO

aria calda scivola lenta
su aria fredda
– aria calda meno densa
e pesante di quella fredda
– aria calda scivola su
cuneo di aria fredda

superficie frontale
inclinata di pochi gradi
94
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Circolazione Atmosferica
FRONTE CALDO

formazione di nubi stratiformi
– innalzandosi, aria calda raffredda e condensa
– lenta risalita produce nubi stratiformi

nubi con dimensione orizzontale preponderante
– nubi di altezza decrescente ad approssimarsi del fronte

NUBI ALTE:
cirri, cirrostrati

NUBI MEDIE:
altocumuli, altostrati

NUBI BASSE:
strati, nembostrati
95
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Circolazione Atmosferica
FRONTE CALDO
96
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Circolazione Atmosferica
FRONTE CALDO

precipitazioni
–
–
–
–

appaiono con altostrati
pioggia debole o moderata, pioviggine, neve
debole intensità, lunga durata
a volte evaporano prima del suolo (virga)
variazioni caratteristiche
– vento:
– temperatura:

ruota da SSE a SSW
lento aumento
lieve flessione se presenza di virga
– pressione:
rapida diminuzione
– umidità relativa: lento aumento, rapido nelle precipitazioni
– visibilità:
peggioramento
97
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Circolazione Atmosferica
FRONTE FREDDO




zona dove aria fredda
sostituisce aria calda
traslazione da NW a SE
dietro fronte aria
più fredda e secca
rappresentato da linea
blu con triangoli
diretti verso aria calda
in direzione del moto
98
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Circolazione Atmosferica
FRONTE FREDDO

aria fredda spinge via
violentemente aria calda
– aria fredda più densa
e pesante di quella calda
– aria fredda si incunea
sotto quella calda
– aria calda sbalzata lungo
la linea frontale
99
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Circolazione Atmosferica
FRONTE FREDDO

formazione di nubi cumuliformi
– innalzandosi, aria calda raffredda e condensa
– violento innalzamento produce nubi cumuliformi

nubi con dimensione verticale preponderante

cumuli, cumulonembi
– nubi disposte lungo la linea frontale

precipitazioni
– rovesci di pioggia, temporali
– forte intensità, breve durata
100
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Circolazione Atmosferica
FRONTE FREDDO
101
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Circolazione Atmosferica
FRONTE FREDDO

variazioni caratteristiche
– vento:
ruota da SSW a WNW con raffiche
– temperatura:
rapida diminuzione
– pressione:
rapido aumento
– umidità relativa: diminuzione
– visibilità:
buona, tranne che nelle precipitazioni
102
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Circolazione Atmosferica
Un ciclone extratropicale,
ripreso dal satellite polare NOAA
il giorno 18 Luglio 2001
alle ore 5.24 UTC.
103
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Circolazione Atmosferica
ESAURIMENTO DI UNA PERTURBAZIONE

fronte caldo e freddo ruotano attorno minimo barico

fronte freddo più rapido di quello caldo
– raggiunge e si sovrappone a quello caldo
– si forma occlusione o fronte occluso (caldo o freddo)

si ripristina la linea del fronte polare stazionario
– a meno di nuovi squilibri (afflussi di aria esterna al ciclone)
104
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Circolazione Atmosferica
FRONTE OCCLUSO
105
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Circolazione Atmosferica
FRONTE OCCLUSO
A CARATTERE FREDDO
A CARATTERE CALDO
106
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Circolazione Atmosferica
FRONTE OCCLUSO FREDDO

l’aria fredda post fronte freddo
– più fredda rispetto a quella pre fronte caldo

aria calda intermedia
– completamente innalzata dal suolo
– condensazione rilascia calore latente

ultima energia disponibile per ciclone
– terminano i processi di innalzamento aria umida


il ciclone inizia a morire
tempo meteorologico
– condizioni prefrontali calde prima del passaggio occlusione
– piogge e rovesci al passaggio dell’occlusione
– condizioni postfrontali fredde dopo il passaggio occlusione
107
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Circolazione Atmosferica
FRONTE OCCLUSO CALDO

l’aria fredda post fronte freddo
– più calda di quella pre fronte caldo
– scivola su questa, come in normale fronte caldo

aria calda intermedia
– completamente innalzata dal suolo

tempo meteorologico
– simile a fronte caldo
– precipitazioni più intense
– vento più a raffiche e variabile
108
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Il Vento
IL VENTO


spostamento orizzontale di masse d’aria
origine da:
– variazioni di temperatura
– dislivello barico tra due regioni
– rotazione terrestre

forze coinvolte:
–
–
–
–
forza
forza
forza
forza
di gradiente
deviante
centrifuga
d’attrito
109
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Il Vento
FORZA DI GRADIENTE




origina il movimento delle masse d’aria
moto dalle regioni di H a quelle di L pressione
moto perpendicolarmente alle isobare
intensità proporzionale al dislivello barico
110
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Il Vento
FORZA DEVIANTE O DI CORIOLIS
DEVIAZIONE DI CORIOLIS (Emisfero Nord)
un corpo in movimento viene deviato verso destra
rispetto ad un osservatore al suolo

la deviazione dipende da latitudine e velocità:
– a parità di latitudine:

venti deboli: deviazione minore

venti intensi: deviazione maggiore
– a parità di velocità:

venti equatoriali: deviazione minore

venti polari: deviazione maggiore
111
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Il Vento
FORZA CENTRIFUGA


moto di masse d’aria su traiettoria curvilinea
aria soggetta ad una forza centrifuga avente:
– direzione perpendicolare alla traiettoria
– verso esterno alla curvatura
– intensità:



proporzionale alla velocità del vento
inversamente proporzionale al raggio traiettoria (isobara)
forza centrifuga significativa in caso di:
– alte velocità
– isobare di corto raggio
112
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Il Vento
FORZA D’ATTRITO

azione dell’ambiente sui bassi strati atmosfera

la forza di attrito:
– varia con la natura e la configurazione terreno
– più intesa su terreno accidentato, meno sul mare
– diminuisce con la quota (nulla a 1000 metri circa)
– si oppone al movimento massa d’aria
– intensità proporzionale al movimento massa d’aria
113
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Il Vento
MATEMATICAMENTE….

su
–
–
–
–
una massa d’aria
f. di gradiente
f. deviante
f. centrifuga
f. di attrito







unitaria agiscono le seguenti forze:
G(unità di massa) = (1/) (p/x)
D(unità di massa) = 2  v sen 
C(unità di massa) = v2 / r
A(unità di massa) = K v

densità aria
p/x dislivello barico (variazione di pressione con distanza)

v

r
K
velocità angolare Terra; ( = 729 10-7 rad/s)
velocità vento
latitudine geografica (sen equat = 0; sen poli = 1)
raggio curvatura traiettoria (isobara)
coefficiente d’attrito
114
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Il Vento
COMPOSIZIONE DELLE FORZE
VENTO IN QUOTA o GEOSTROFICO
vento di gradiente
vento geostrofico propriamente detto
vento geostrofico con componente ciclostrofica
VENTO AL SUOLO
115
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Il Vento
VENTO DI GRADIENTE

caso:
– D=0



assenza di movimento: v = 0
lungo linea Equatore:
se  = 0°  sen  = 0
Terra non in rotazione:  = 0 ( MOLTO IPOTETICO !! )
– C=0

traiettoria rettilinea
– A=0


vento in quota
allora:
– massa d’aria soggetta solo a forza di gradiente G
– muove da alte verso basse pressioni
– ha direzione perpendicolare a isobare
116
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Il Vento
VENTO DI GRADIENTE
117
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Il Vento
VENTO GEOSTROFICO

caso:
– C=0

traiettoria rettilinea
– A=0


vento in quota
particella di aria a riposo:
– inizia movimento per effetto sola forza di gradiente G

non appena velocità del vento v  0:
– particella risente forza deviante di Coriolis D
118
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Il Vento
VENTO GEOSTROFICO

la deviazione di Coriolis:
– aumenta con velocità vento
– produce una rotazione direzione vento verso destra

quando D uguaglia G:
– il vento ha direzione parallela alle isobare
– la deviazione di Coriolis non ha più effetto

altrimenti vento spirerebbe contrario a G (impossibile)
119
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Il Vento
VENTO GEOSTROFICO
120
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Il Vento
MATEMATICAMENTE….
EQUAZIONE DEL VENTO GEOSTROFICO
G+D=0G=D
sostituendo i valori di G e D si ottiene:
VELOCITA’ DEL VENTO GEOSTROFICO
v = (1/)  (p/x) / 2  sen 
v = (1/f )  (p/x)
121
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Il Vento
VENTO GEOSTROFICO CICLOSTROFICO

caso:
– C0

traiettoria curvilinea
– A=0


vento in quota
equilibrio tra G, D e C:
– se circolazione ciclonica:


G ha direzione interna L; C esterna
D equilibra la differenza tra G e C: D = G - C
– se circolazione anticiclonica:


G ed C hanno entrambe direzione esterna H
D equilibra la somma tra G e C: D = G + C
122
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Il Vento
VENTO GEOSTROFICO CICLOSTROFICO
CIRCOLAZIONE CICLONICA
123
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Il Vento
VENTO GEOSTROFICO CICLOSTROFICO
CIRCOLAZIONE ANTICICLONICA
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Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Il Vento
MATEMATICAMENTE….
EQUAZIONE VENTO CICLOSTROFICO
G+D+C=0D=GC
caso “ + “: circolazione anticiclonica
caso “ - “: circolazione ciclonica
Componente ciclostrofica significativa in caso di:

alte velocità

isobare di corto raggio
125
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Il Vento
In conclusione:

il vento geostrofico è un vento teorico che:
– approssima bene il vento reale in quota
– ha velocità costante (vento stazionario)
– si muove parallelamente alle isobare lasciando:
REGOLA DI BUYS BALLOT PER VENTO GEOSTROFICO


emisfero nord: basse pressioni a sinistra - alte a destra
emisfero sud: contrario
– velocità proporzionale al dislivello barico

a pari distanza: maggiore differenza pressione, più alta velocità

su una mappa meteo: isobare strette alta velocità vento
126
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Il Vento
VENTO AL SUOLO

Forza dovuta all’attrito (caso A  0)
– rallenta la velocità
– devia il vento geostrofico verso basse pressioni
– nulla oltre quota di 1000 metri
127
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Il Vento
VENTO AL SUOLO

sugli oceani:
– velocità  70% velocità vento geostrofico
– deviazione di 10°-20° direzione vento geostrofico

sui continenti:
– velocità  40% velocità vento geostrofico
– deviazione di 40°-50° direzione vento geostrofico

a quota di 1000 metri:
– attrito nullo
– vento geostrofico
128
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Il Vento
VENTO AL SUOLO
129
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Il Vento
MATEMATICAMENTE….
R=G+D+C+A

EQUAZIONE GENERALE DEL VENTO
se R = 0:

se R  0:
– la particella mantiene velocità costante
 Primo Principio Dinamica: un corpo tende a mantenere il
proprio stato di quiete o di moto rettilineo uniforme, fino
a quando non intervengono cause esterne (forze) a
sollecitarlo.
– variazione in velocità o direzione della particella
 Secondo Principio Dinamica: quando ad un corpo di
massa m viene applicata una forza F, esso acquista
un’accelerazione a, con verso e direzioni coincidenti alla
forza, tale per cui F = m a
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Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Il Vento
RAPPRESENTAZIONE DEL VENTO

il vento viene:
– identificato con la direzione di provenienza

il vettore vento:
– punta nel verso di scorrimento
– è munito di “barbe” in coda,
che ne rappresentano l’intensità:

5 nodi: trattino corto

10 nodi:trattino lungo

50 nodi: triangolino
131
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Il Vento
UNITA’ DI MISURA DEL VENTO

l’intensità del vento viene misurata in:
– chilometri per ora KM/H
– metri per secondo M/S
– nodi KT
1 KT = 1,852 KM/H = 0,5144 M/S

unità di misura:
– ICAO prevede KM/H
– la scelta è lasciata a decisione nazionale
– KT riconosciuto come standard a tempo indeterminato
(anche l’Italia lo ha adottato)
– M/S utilizzato nell’est europeo
132
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Il Vento
LA SCALA ANEMOMETRICA BEAUFORT
133
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Il Vento
LA ROSA DEI VENTI
Il nome dei venti è stato
assegnato dai Veneziani,
che chiamarono, avendo
come centro il Mar Ionio:
Grecale: da NE (Grecia)
Maestrale: da NW (Venezia)
Scirocco: da SE (Siria)
Libeccio: da SW (Libia)
134
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Il Vento
LA ROSA DEI VENTI
135
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Il Vento
VENTI PARTICOLARI

venti permanenti
– alisei (trade winds)
– venti occidentali (westerlies)

venti periodici
– monsoni
– brezze di mare e di terra

venti catabatici o di caduta
– il foehn
136
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Il Vento
LE BREZZE DI MARE E DI TERRA

ore diurne:
– suolo si scalda più velocemente del mare
– aria a contatto con il suolo:



diviene più calda di quella a contatto con il mare
si solleva in quota
determina un richiamo dal mare di aria nei bassi strati
 brezza di mare
– la brezza di mare:




si manifesta dalla tarda mattinata
intensità max nel pomeriggio
si annulla in serata
ore notturne:
– suolo si raffredda più rapidamente del mare
– nei bassi strati si determina un flusso contrario
 brezza di terra (da mezzanotte a poco dopo alba)
137
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Il Vento
LE BREZZE DI MARE E DI TERRA


limitato strato atmosferico
in quota hanno venti di ritorno:
– intensità più debole
– chiudono il ciclo verticale della circolazione

intensità:
– modesta (10 - 20 nodi)
– brezza di mare più forte brezza terra

il regime delle brezze:
– viene solitamente mascherato da altri venti
– può modificare intensità e direzione venti persistenti
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Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Il Vento
LE BREZZE DI MONTE E DI VALLE

ore diurne:
– maggior riscaldamento dei pendii
– aria più leggera tende a portarsi in quota
– richiamo di aria da fondo valle  brezze di valle

ore notturne:
– forte raffreddamento notturno aria lungo i pendii
– aria più pesante scivola a valle anche aiutata da gravità
 brezze di monte
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Il Vento
IL FOEHN: EFFETTO STAU-FOEHN


vento di caduta caldo e asciutto (UR del 18-20%)
aria fredda umida da Atlantico settentrionale:
– impatta l’arco alpino
– sopravvento aria umida in ascesa:


si raffredda di -0,6°C/100m)
scarica umidità (stau - foehn wall)
– sottovento aria secca in discesa:



si scalda di +1°C/100m
scende verso Pianura Padana (foehn)
effetto stau-foehn:
– presente su tutte catene montuose
– nomi diversi:


chinook sulle Montagne Rocciose
ghibli in Libia
140
Corso di Meteorologia Generale per il VDS
Il Vento
Una bella immagine
di foehn ripresa dal
satellite Meteosat,
nel campo del
visibile, il
10 Marzo 2000
alle ore 12.00 UTC
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