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METEOROLOGIA GENERALE La temperatura Dell’Atmosfera A cura del Prof. G. Colella Obiettivo Saper valutare i fattori che determinano la temperatura di un sito e il legame tra la temperatura ed i movimenti all’interno dell’atmosfera Argomenti Trattati Definizione di temperatura Scale termometriche La temperatura di un sito Escursione termica Gradiente termico Rappresentazione della temperatura DEFINIZIONE CALORE “ è una forma di energia” (energia termica) Il calore di un corpo è l’energia cinetica totale posseduta da tutte le particelle che lo costituiscono TEMPERATURA La temperatura dipende dall’energia cinetica media delle particelle. La temperatura è quella grandezza fisica che regola l’equilibrio termico. SCALE TERMOMETRICHE Scale Fattori di conversione TEMPERATURE OSSERVATE TEMPERATURA DI UN SITO Latitudine Stagione Capacità termica superficie terrestre Albedo Variazioni irregolari dovute al passaggio di una perturbazione TEMPERATURA e Latitudine Cambia l’angolo di incidenza dei raggi solari Cambia lo spessore di atmosfera attraversato dalla radiazione solare Diversa distribuzione della radiazione sulla superficie terrestre TEMPERATURA: e stagione La figura accanto mostra la variazione dell’altezza massima del sole sull’orizzonte tra il solstizio d’estate e quello d’inverno per una località posta a 40° Nord. TEMPERATURA: e stagione L’altezza massima del sole nel corso dell’anno cambia a causa dell’inclinazione dell’asse terrestre (a.t.). Tale asse non è perpendicolare al piano dell’orbita terrestre ma è inclinato di 23°27’ rispetto alla perpendicolare. Poiché durante il movimento di rivoluzione della Terra intorno al sole la direzione dell’asse terrestre non varia (punta sempre verso la stella polare), l’orientamento dell’a.t. rispetto ai raggi solari cambia continuamente nei vari momenti dell’anno come mostrato nella diapositiva successiva. TEMPERATURA: e stagione TEMPERATURA: e stagione La Terra vista dal satellite Meteosat mostra la parte illuminata e quella in ombra. Si noti la diversa illuminazione delle due calotte polari (stagione) TEMPERATURA: e capacità termica La relazione dt = dQ/C esprime il legame tra calore ricevuto dalla superficie terrestre, capacità termica e variazione di temperatura C = capacità termica TEMPERATURA: e Capacità termica Diversa capacità termica continente/mare Superficie del mare più fredda della superficie della costa Vento che spira dal mare verso la costa: Brezza di mare TEMPERATURA: e Capacità termica Diversa capacità termica continente/mare Superficie del mare più calda della superficie della costa Vento che spira dalla costa verso il mare : Brezza di terra Brezza di mare e brezza di terra Giorno Notte TEMPERATURA diurna Insolazione solare ha il massimo a mezzogiorno (sole allo zenit) Emissione IR terrestre ha il massimo alcune ore dopo a causa del tempo necessario alla superficie terrestre per assorbire radiazione solare VIS e riemettere radiazione IR L’aria si scalda assorbendo radiazione infrarossa emessa dalla superficie terrestre La temperatura massima giornaliera viene registrata nel primo pomeriggio (2 ore dopo il passaggio del sole allo zenit) TEMPERATURA diurna Giorno Irraggiamento radiazione solare Con cielo sereno radiazione solare (VIS) raggiunge il suolo in maggiore quantità Radiazione solare assorbita dal suolo e trasformata in IR Lo strato d’aria vicino al suolo si riscalda La temperatura diminuisce con la quota Si generano moti convettivi TEMPERATURA notturna Notte Emissione IR Con cielo sereno più radiazione IR dispersa nello spazio Il suolo si raffredda Lo strato di aria vicino suolo diventa freddo L’ aria è più densa al suolo che a quote superiori Assenza di moto convettivo Si modifica il profilo termico della bassa troposfera Si può formare una inversione termica INVERSIONE TERMICA Di notte il terreno si raffredda e si forma l’inversione termica ESCURSIONE TERMICA (Tmax – Tmin) E’ la differenza tra la temperatura massima Tmax e la Temperatura minima Tmin registrata in un arco di tempo. A secondo dell’intervallo considerato si ha: Escursione termica diurna Escursione termica mensile Escursione termica annuale ESCURSIONE TERMICA DIURNA E’ MASSIMA CON CIELO SERENO E CALMA DI VENTO La Tmax dipende da: quantità di energia entrante La Tmin dipende da: quantità di energia dispersa GRADIENTE TERMICO = - dt/dn variazione di temperatura per unità di distanza z = - dt/dz (°C/100 m) grad. Termico verticale x= - dt/dx (°C/111 Km) grad. Termico orizzontale GRADIENTE TERMICO VERTICALE z < 0 T aumenta con la quota Inversione termica Assenza moti convettivi Saturazione Avvezione calda Scarsa visibilità z > 0 T diminuisce con la quota Moti convettivi Buona visibilità Formazioni di nubi Precipitazioni INVERSIONE TERMICA Quando la temperatura, all’aumentare della quota aumenta, si dice che si è in presenza di inversione termica Può verificarsi sia al suolo che in quota e si parla rispettivamente di inversione termica al suolo e di inversione termica in quota. INVERSIONE TERMICA Al suolo E’ causata da: Avvezione calda Irraggiamento notturno In quota E’ causata da: Avvezione calda Compressione adiabatica (centri di alta pressione) INVERSIONE TERMICA (z <0) I.T. in quota I.T. al suolo T aumenta con la quota (z < 0) Al suolo è dovuta a: avvezione calda irraggiamento notte In quota è dovuta a: avvezione calda subsidenza (compressione adiabatica) RADIOSONDAGGIO DI TRAPANI Le due curve mostrano L’andamento della temperatura e della temperatura di rugiada con la quota. Carte che rappresentano la TEMPERATURA ISOTERME: linee di ugual temperatura isoterme Isobare ISOTERME isoterme Isoipse TEMPERATURA osservata il 31.10.04 TEMPERATURA osservata il 31.10.04 Dettaglio sull’Italia TEMPERATURA osservata il 31.10.04 GRADIENTE TERMICO ORIZZONTALE x= - dt/dx (°C/111 Km) Un elevato gradiente termico orizzontale indica la presenza di una zona di transizione tra due masse d’aria (fronte). FRONTE: Caldo ARIA CALDA ARIA FREDDA FRONTE: Confronto carta di previsione al suolo e Immagine Meteosat BIBLIOGRAFIA G. Colella V Edizione, Meteorologia Aeronautica IBN Editore, 2009, Cap 3.
