Tano Cavattoni, Fabio Fantini, Simona Monesi, Stefano Piazzini
Dall’Universo
al Pianeta azzurro
Capitolo 17
Fenomeni meteorologici
Fare previsioni è difficile, soprattutto sul
futuro.
Niels Bohr
T. Cavattoni, F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - dall’Universo al Pianeta azzurro - © Italo Bovolenta editore
2
Capitolo 17
Fenomeni meteorologici
Lezione 45
Nebbia e nuvole
§17.1
L’umidità dell’aria
Condensazione del vapore acqueo: le nebbie
§17.3 Condensazione del vapore acqueo: le nuvole
§17.4 La forma delle nuvole
§17.2
Lezione 46
§17.5
Le precipitazioni atmosferiche
Pioggia, neve, grandine
Il temporale
§17.7 Le piogge acide
§17.8 Il particolato atmosferico
§17.6
T. Cavattoni, F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - dall’Universo al Pianeta azzurro - © Italo Bovolenta editore
3
Capitolo 17
Fenomeni meteorologici
Lezione 47
Il tempo meteorologico
§17.9
Le condizioni meteorologiche
§17.10 Le
previsioni del tempo
§17.11 Perturbazioni delle medie latitudini
§17.12 I cicloni tropicali
T. Cavattoni, F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - dall’Universo al Pianeta azzurro - © Italo Bovolenta editore
4
§17.1 L’umidità
dell’aria
La troposfera è sede dei fenomeni atmosferici: nubi,
precipitazioni, grandine, tempeste.
Questi fenomeni
dipendono dai
movimenti
dell’atmosfera e
dal suo
contenuto di
umidità.
T. Cavattoni, F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - dall’Universo al Pianeta azzurro - © Italo Bovolenta editore
5
§17.1 L’umidità
dell’aria
L’acqua si può ritrovare nell’atmosfera in tutti e tre gli
stati di aggregazione: solido, liquido e aeriforme.
La maggior parte
dell’acqua
presente nella
troposfera
si trova allo stato
di vapore acqueo
e forma l’umidità
atmosferica.
T. Cavattoni, F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - dall’Universo al Pianeta azzurro - © Italo Bovolenta editore
6
§17.1 L’umidità
dell’aria
La quantità di vapore acqueo contenuta in un
determinato volume d’aria è definita umidità assoluta
e viene espressa in g/m3.
L’umidità assoluta
dipende dalla
temperatura.
T. Cavattoni, F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - dall’Universo al Pianeta azzurro - © Italo Bovolenta editore
7
§17.1 L’umidità
dell’aria
Una massa d’aria è satura quando la sua umidità
assoluta è uguale alla massima quantità di vapore
acqueo che può essere presente.
La temperatura alla quale una massa d'aria diviene
satura è chiamata punto di rugiada.
Quando la saturazione si verifica nell’atmosfera, il
vapore acqueo comincia a condensarsi.
T. Cavattoni, F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - dall’Universo al Pianeta azzurro - © Italo Bovolenta editore
8
§17.1 L’umidità
dell’aria
In meteorologia è più significativo conoscere
l'umidità relativa, che indica quanto una massa
d'aria sia vicina o lontana rispetto alla saturazione.
L’umidità relativa è il rapporto percentuale tra
l’umidità assoluta e la quantità di vapore acqueo
necessaria per saturare la massa d’aria alla
medesima temperatura.
T. Cavattoni, F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - dall’Universo al Pianeta azzurro - © Italo Bovolenta editore
9
§17.2 Condensazione
del vapore
acqueo: le nebbie
La condensazione è favorita dalla presenza di
particelle solide molto piccole che funzionano da
nuclei di condensazione.
Funzionano come nuclei di condensazione granuli di
polline, microcristalli di sale, particelle di polvere.
Una manifestazione visibile del fenomeno della
condensazione è la nebbia, formata da minutissime
goccioline che rimangono in sospensione nell’aria e
che riducono la visibilità.
T. Cavattoni, F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - dall’Universo al Pianeta azzurro - © Italo Bovolenta editore
10
§17.2 Condensazione
del vapore
acqueo: le nebbie
La nebbia si forma per uno scambio di calore con
l'ambiente.
Tre possono essere le modalità di formazione della
nebbia:
• per irraggiamento,
• per contatto,
• per arricchimento di vapore acqueo.
T. Cavattoni, F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - dall’Universo al Pianeta azzurro - © Italo Bovolenta editore
11
§17.2 Condensazione
del vapore
acqueo: le nebbie
Nebbia per irraggiamento.
Il calore viene
ceduto dal
terreno e l'aria
a suo contatto
si raffredda,
provocando la
condensazione
dell'umidità
presente.
T. Cavattoni, F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - dall’Universo al Pianeta azzurro - © Italo Bovolenta editore
12
§17.2 Condensazione
del vapore
acqueo: le nebbie
Nebbia per contatto.
Una massa
d'aria calda e
umida
condensa a
contatto con
una superficie
più fredda.
T. Cavattoni, F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - dall’Universo al Pianeta azzurro - © Italo Bovolenta editore
13
§17.2 Condensazione
del vapore
acqueo: le nebbie
Nebbia per arricchimento di vapore acqueo.
L'acqua del
mare
evaporando
arricchisce di
umidità l'aria
sovrastante più
fredda che,
saturandosi,
condensa e
forma la
nebbia.
T. Cavattoni, F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - dall’Universo al Pianeta azzurro - © Italo Bovolenta editore
14
§17.3 Condensazione
del vapore
acqueo: le nuvole
Anche le nuvole sono
formate da minutissime
goccioline d'acqua in
sospensione nell'aria.
Le nuvole si formano nelle
masse d'aria che si
spostano verso l'alto.
T. Cavattoni, F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - dall’Universo al Pianeta azzurro - © Italo Bovolenta editore
15
§17.3 Condensazione
del vapore
acqueo: le nuvole
a formazione delle nuvole è il risultato di una
L
espansione adiabatica, una trasformazione nel
corso della quale non avviene scambio di calore con
l’ambiente.
I
n una massa d’aria che si espande
adiabaticamente, la pressione diminuisce e anche la
temperatura si abbassa.
I
n una massa d’aria che viene compressa
adiabaticamente la pressione cresce e anche la
temperatura aumenta.
T. Cavattoni, F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - dall’Universo al Pianeta azzurro - © Italo Bovolenta editore
16
§17.3 Condensazione
del vapore
acqueo: le nuvole
Uino
F
na bolla
a ched’aria
la temperatura
si trova a
livellobolla
della
del suolo
rimane
alla
temperatura
maggiore
della
TA.
A causa del dell’aria
temperatura
riscaldamento,
circostante
(curva
la
temperaturaAD),
tratteggiata
dellalabolla
salita
d’aria aumenta
continua,
anchefino
se ila TB.
raffreddamento
ora con
Non più in equilibrio
l’aria circostante,
avviene
secondo illa bolla
d’aria iniziaadiabatico
gradiente
a salire e si
raffredda
umido
(curva
secondo
CD).il
gradiente
Il
moto ascensionale
adiabatico
seccosolo
cessa
(curva
quando
BC). la
Alla quota
nuvola
raggiunge
H1 la bolla
la
raggiunge
quota
H2, alla
la temperatura
quale la
del punto
sua
temperatura
di rugiada
è laTR e
inizia ladell’aria
stessa
condensazione:
si forma una nuvola dalla
circostante.
base piatta.
T. Cavattoni, F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - dall’Universo al Pianeta azzurro - © Italo Bovolenta editore
17
§17.3 Condensazione
del vapore
acqueo: le nuvole
Le nuvole si formano anche quando masse d’aria
calda e umida, trasportate dal vento, incontrano un
rilievo.
Le masse d’aria sono
costrette a salire, si
raffreddano,
condensano e
originano nubi dette
nuvole orografiche.
T. Cavattoni, F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - dall’Universo al Pianeta azzurro - © Italo Bovolenta editore
18
§17.3 Condensazione
del vapore
acqueo: le nuvole
Le nuvole orografiche si formano sul versante
sopravento dove originano precipitazioni.
Lungo il versante
sottovento, l’aria
si riscalda
scendendo e
origina un vento
caldo e secco
detto föhn.
T. Cavattoni, F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - dall’Universo al Pianeta azzurro - © Italo Bovolenta editore
19
§17.4 La
forma delle nuvole
Le nuvole, pur avendo forme
molto varie, si possono
ricondurre a 2 tipi principali:
- cumuli,
- strati.
Tra questi due tipi esistono
forme intermedie. Si
distinguono 10 tipi di nuvole,
diverse per morfologia e
altezza alla quale sono
distribuiti.
T. Cavattoni, F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - dall’Universo al Pianeta azzurro - © Italo Bovolenta editore
20
§17.4 La
forma delle nuvole
Cumuli.
Sono nubi a
sviluppo verticale,
le quali si formano
da masse d'aria
calda e umida che
sale finché la sua
temperatura è
maggiore di quella
dell'aria circostante.
T. Cavattoni, F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - dall’Universo al Pianeta azzurro - © Italo Bovolenta editore
21
§17.4 La
forma delle nuvole
Strati.
Sono nubi a
sviluppo
orizzontale, le quali
si formano da
masse d'aria che
condensa, ma la
cui salita si ferma
quando viene
raggiunta la stessa
temperatura
dell'aria circostante.
T. Cavattoni, F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - dall’Universo al Pianeta azzurro - © Italo Bovolenta editore
22
§17.4 La
forma delle nuvole
Cirri.
Sono nubi d'alta
quota, costituite da
cristallini di
ghiaccio. Sono
generalmente
bianchi e hanno
forma filamentosa.
T. Cavattoni, F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - dall’Universo al Pianeta azzurro - © Italo Bovolenta editore
23
§17.5 Pioggia,
neve, grandine
Nelle nuvole le gocce di pioggia, piccolissime,
rimangono in sospensione nell'aria.
Se si aggrega altra acqua e le dimensioni
aumentano, i corpi sospesi diventano pesanti e
danno luogo alle precipitazioni: pioggia, neve o
grandine.
La pioggia è acqua allo
stato liquido.
La neve è acqua allo stato
solido, costituita da
cristalli di ghiaccio.
La grandine è acqua allo
stato solido, costituita da
ghiaccio compatto.
T. Cavattoni, F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - dall’Universo al Pianeta azzurro - © Italo Bovolenta editore
24
§17.6 Il
temporale
Il temporale è un fenomeno atmosferico
caratterizzato da violente precipitazioni, vento e
fulmini, a cui sono associati i tuoni, che si genera in
condizioni di forte instabilità delle masse d'aria.
Quando si formano zone con
cariche elettriche di segno
opposto in quantità sufficiente
a superare la resistenza del
mezzo isolante, tra le zone
cariche si genera un fulmine.
T. Cavattoni, F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - dall’Universo al Pianeta azzurro - © Italo Bovolenta editore
25
§17.7 Le
piogge acide
L'atmosfera è il contenitore dove si raccolgono tutte
le emissioni gassose prodotte dall'uomo.
Si parla di inquinamento atmosferico quando l'aria
ha una composizione chimica diversa da quella
media dell'atmosfera.
L'inquinamento atmosferico, a causa dei continui
movimenti delle masse d'aria, può produrre effetti
negativi a grande distanza da dove è stato prodotto.
T. Cavattoni, F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - dall’Universo al Pianeta azzurro - © Italo Bovolenta editore
26
§17.7 Le
piogge acide
Le principali fonti di
inquinamento atmosferico
sono le industrie, le auto e
i trasporti in genere, il
riscaldamento degli edifici
nonché il loro
raffreddamento, data la
recente diffusione degli
impianti di
condizionamento.
T. Cavattoni, F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - dall’Universo al Pianeta azzurro - © Italo Bovolenta editore
27
§17.7 Le
piogge acide
Le piogge acide sono originate dalla presenza
nell’atmosfera di ossidi di zolfo e di azoto prodotti
nelle combustioni.
L'impatto distruttivo delle piogge acide provoca danni irreversibili
all'ambiente, come alle foreste o ai beni architettonici e ai monumenti.
T. Cavattoni, F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - dall’Universo al Pianeta azzurro - © Italo Bovolenta editore
28
§17.8 Il
particolato atmosferico
Il particolato atmosferico (PM) comprende tutte le
particelle microscopiche solide e liquide, esclusa
l’acqua pura, sospese nell’aria.
So no molto inquinanti e dannose per la salute
umana le particelle:
- PM10 (Ø≤10µm),
- PM2,5 (Ø≤2,5µm),
- nanopolveri (Ø≤1µm).
T. Cavattoni, F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - dall’Universo al Pianeta azzurro - © Italo Bovolenta editore
29
§17.9 Le
condizioni meteorologiche
I fenomeni atmosferici, cicloni e anticicloni, venti,
nuvole, umidità, precipitazioni, insieme con la
temperatura dell'aria, individuano le condizioni
meteorologiche presenti sulla superficie della Terra.
Vento debole, assenza di nuvole e di precipitazioni
sono condizioni meteorologiche tipiche di tempo
bello e stabile.
Vento forte, accumulo di nuvole, precipitazioni più o
meno abbondanti caratterizzano il tempo cattivo e
instabile.
T. Cavattoni, F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - dall’Universo al Pianeta azzurro - © Italo Bovolenta editore
30
§17.9 Le
condizioni meteorologiche
Le condizioni meteorologiche dipendono dalla
distribuzione delle aree di alta e bassa pressione.
Ai cicloni
Gli
anticicloni
(aree di bassa
alta pressione)
pressione)
determinano
sono
associate
tempo
le
stabile e privo di
perturbazioni
precipitazioni.
atmosferiche.
T. Cavattoni, F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - dall’Universo al Pianeta azzurro - © Italo Bovolenta editore
31
§17.10 Le
previsioni del tempo
Le previsioni del tempo si basano sui dati raccolti
dalle stazioni meteorologiche in parte con l’ausilio
dei satelliti meteorologici.
Gli Uffici meteorologici
del mondo producono
ogni 3 ore le carte
sinottiche del tempo
che contengono la
rappresentazione dei
vari elementi
meteorologici.
T. Cavattoni, F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - dall’Universo al Pianeta azzurro - © Italo Bovolenta editore
32
§17.11 Perturbazioni
delle medie
latitudini
L'aria fredda è più densa e si incunea sotto l'aria
calda, più leggera.
L'aria calda è costretta a salire e a spostarsi in
direzione del polo lungo un piano leggermente
inclinato.
Si verificano così delle perturbazioni: i cicloni delle
medie latitudini, o cicloni del fronte polare.
T. Cavattoni, F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - dall’Universo al Pianeta azzurro - © Italo Bovolenta editore
33
§17.11 Perturbazioni
delle medie
latitudini
Nell'evoluzione di un
ciclone delle medie
latitudini si individuano:
- il fronte caldo,
- il fronte freddo,
- il settore caldo,
- il fronte occluso.
A ciascuno di essi sono
associati fenomeni
atmosferici tipici.
T. Cavattoni, F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - dall’Universo al Pianeta azzurro - © Italo Bovolenta editore
34
§17.11 Perturbazioni
delle medie
latitudini
Finché il fronte polare si mantiene rettilineo, non c'è
mescolamento di aria calda e di aria fredda: fronte
stazionario.
T. Cavattoni, F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - dall’Universo al Pianeta azzurro - © Italo Bovolenta editore
35
§17.11 Perturbazioni
delle medie
latitudini
Nel fronte polare si formano leggere increspature,
che sono all'origine dei cicloni delle medie latitudini.
T. Cavattoni, F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - dall’Universo al Pianeta azzurro - © Italo Bovolenta editore
36
§17.11 Perturbazioni
delle medie
latitudini
L'aria fredda si sposta più velocemente dell'aria
calda, si insinua sotto di essa e la solleva, creando
un vortice che si muove in senso antiorario.
Lungo il fronte
freddo si formano
cumuli e le
piogge sono
intense,
temporalesche e
circoscritte.
Lungo il fronte
caldo si formano
strati e le piogge
sono leggere,
diffuse e
persistenti.
T. Cavattoni, F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - dall’Universo al Pianeta azzurro - © Italo Bovolenta editore
37
§17.11 Perturbazioni
delle medie
latitudini
Il fronte freddo raggiunge il fronte caldo e incomincia
a formarsi il fronte occluso: l'aria calda è sollevata
completamente e dà luogo a tempo molto perturbato.
La massa d’aria
sollevata origina
precipitazioni
diffuse e intense.
T. Cavattoni, F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - dall’Universo al Pianeta azzurro - © Italo Bovolenta editore
38
§17.11 Perturbazioni
delle medie
latitudini
Il fronte occluso si amplia e il ciclone diventa maturo.
Alla fine il fenomeno si esaurisce e si ristabilisce la
condizione del fronte stazionario.
T. Cavattoni, F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - dall’Universo al Pianeta azzurro - © Italo Bovolenta editore
39
§17.11 Perturbazioni
delle medie
latitudini
Le condizioni
meteorologiche
dell’area mediterranea
sono influenzate da
un’area di alta
pressione permanente
chiamata anticiclone
delle Azzorre.
T. Cavattoni, F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - dall’Universo al Pianeta azzurro - © Italo Bovolenta editore
40
§17.12I
cicloni tropicali
Nelle regioni tropicali l'incontro di masse d'aria calda
e fredda porta alla formazione di fenomeni
atmosferici molto violenti, i cicloni tropicali.
I cicloni tropicali sono
costituiti da masse
d'aria in rapida
rotazione intorno a una
zona centrale detta
occhio del ciclone,
con formazione di
enormi nubi a sviluppo
verticale e intensissime
precipitazioni
T. Cavattoni, F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - dall’Universo al Pianeta azzurro - © Italo Bovolenta editore
41
§17.12I
cicloni tropicali
Nell'occhio del ciclone, ci sono poche nuvole, i venti
sono deboli o assenti e non ci sono precipitazioni.
Ai lati dell’occhio i
venti possono
superare i 200 km/h,
si formano spesse
nubi e si verificano
precipitazioni
violentissime.
T. Cavattoni, F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - dall’Universo al Pianeta azzurro - © Italo Bovolenta editore
42
Questa mappa è disponibile in versione interattiva sul sito internet
T. Cavattoni, F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - dall’Universo al Pianeta azzurro - © Italo Bovolenta editore
43
