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.
