Acqua e umidità atmosferica

Acqua e umidità atmosferica
Ciclo idrologico
Umidità, nuvole e precipitazioni
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Umidità
Precipitazioni globali
Meccanismi di risalita
Processi precipitativi
Precipitazioni globali
Umidità assoluta
L’umidità assoluta (espressa in grammi di vapore acqueo per metro
cubo di aria) è la misura della quntità di vapore in aria, senza nessun
riferimento alla temperatura dell’aria stessa. Maggiore è
l’ammontare di vapore acqueo, maggiore è l’umidità assoluta.
Nel caso di una massa d’aria che risale e si espanda, l’umidità
assoluta diminuisce, dato che aumenta il volume d’aria, senza
aumentare la quantità di vapore acqueo. E’ quindi fondamentale che
la misura venga fatta alla stessa quota.
Umidità specifica
L’umidità specifica (espressa in grammi di vapore acqueo per
kilogrammo di aria) è un’altra misura della quntità di vapore in aria,
anche in questo caso senza nessun riferimento alla temperatura
dell’aria stessa. Maggiore è l’ammontare di vapore acqueo, maggiore
è l’umidità specifica.
Nel caso di una massa d’aria in risalita, òl’espansione adiabartica
aumenterà il volume d’aria, ma non modifica il valore di umidità
specifica dato che un kg di aria comprende la stessa massa di gas a
tutte le quote (troposferiche).
Umidità Relativa:
L’umidità relativa (RH) (espressa in percento)
misura il vapore acqueo nell’aria, ma in relazione
alla temepratura.
Cioè misura l’ammontare di vapore nell’aria in
relazione alla massima quantità di vapore che
l’aria potrebbe contenere ad una certa
temperatura.
Aria calda può contenere più vapore dell’aria
fredda, quindi a parità di umidità assoluta/
specifica, aria fredda ha una RH unidità relativa
maggiore; aria calda ha invece una RH minore.
Umidità
•  Capacità dell’aria a contenere vapore è
funzione della temperatura
•  Umidità Relativa (RH) =
(contenuto di vapore acqua attuale)
x 100
(max. contenuto di vapore acqueo possibile)
•  Se scaldiamo l’aria, diminuisce la RH in
quanto aumenta il denominatore.
•  Viceversa pr un raffreddamento
Saturazione vs Temperatura dell’aria
Aria a 40°C può contenere
3 volte il vapore contenuto a
20°C (47 g vs 15 g).
Aria a 20°C può contenere
4 volte il vapore contentuto a
0°C (15 g vs 4 g)
47 grammi
15 grammi
0°C
40°C
20°C
4 grammi
Saturazione e Punto di Rugiada
Temperatura del Punto
di Rugiada
Temperatura a cui l’aria
deve essere raffreddata
per raggiungere la
saturazione (100% RH)
•  Acqua all’esterno di un
bicchiere
•  Ghiaccio sul finestrino
dell’auto
•  Rugiada e nebbia
Raffreddamento adiabatico: Nuvole e livello di
condensazione (Lifting Condensation Level=LCL)
LCL / base delle nuvole = altezza del punto di rugiada
RH e tempratura
RH fluttua durante il giorno o l’anno.
Misurare la RH
Hair hygrometer
Dopo la saturazione l’aria rilascia
acqua liquida
Acqua che si forma all’esterno di un bicchiere freddo.
Questo avvien perchè l’aria all’sterno è raffreddata e
supera il punto di rugiada.
L’acqua che si ottiene
per condensazione
dell’umidità dell’aria
intorno al bicchiere
In natura l’eccesso di umidità è
trasformato in gocce d’acqua.
Aria nei pressi di un versante viene raffreddata
Alla temperatura del punto di rugiada e crea una
nuvola lungo il
versante.
Aria presso il
versante è del 100%
e quindi satura
Le Nebbie sono simili alle nuvole
Nebbia del Golden Gate
Inversione della temperatura
Inversione termica a Los Angeles
Quale dei 4 tipi di nebbia?
Clarence River, Australia
Inversione delle Temperature
Quando aria calda si stratifica su aria fredda, gli
inquinanti e la nebbia sono intrappolati al
suolo.
Tipica inversione termica nelle Valli
Quale dei 4 tipi?
Quale dei 4 tipi?
Appalachi
Nebbia di
inversione
nelle pianure
centrali della
California
Pacific
Ocean
Meccanismi di risalita
atmosferica
Risalita dell’aria un processo che crea nuvole e
precipitazioni.
E’ necessaria saturazione dell’aria e nuclei di
condensazione (dust/polline)
Quattro tipi di risalita:
1.  Convezione
2.  Convergenza
3.  Risalita orografica
4.  Risalita frontale
Convergenza
Avviene quando grandi
masse d’aria si
incotrano e sono forzate
a risalire verticalmente
per accumulo di aria.
Questo processo è tipico
della ITCZ dove gli
Alisei si incontrano e
risalgono per formare
nuvole verticali e forti
precipitazioni.
Risalita per convezione
In ogni posto dove l’aria è
più calda di quella che la
circonda, otteniamo una
risalita.
In questo esempio un isola
si riscalda di più rispetto al
mare circostante formando
masse di cumuli sopra di
essa.
Risalita per convezione in Florida
Il riscaldamento della Florida rispetto all’oceano che la
circonda causa la risalita di masse d’aria.
Risalita per convezione sui Deserti
Le temperature estremamente alte nel tardo
pomeriggio estivo summer spesso portano a
temporali sulle aree aride mondiali. regions.
Mojave Desert
The Grand Canyon in Agosto
Risalita orogrfica
Quando l’ria si muove
orizzontalmente ed
incontra delle montagne,
risale fino alla cresta.
Risalendo, si raffredda e
crea nuvole che spesso
portano a precipitazioni.
Moisture
Lost
Moist
Air
Run off
Dry
Air
NO Run off
Risalita frontale
Anche se non si tratta di montagne, l’effetto è
molto simile. A differenza delle montagne, limitate
in alcune aree continetali, questo effetto può
interessare molte altre zone del globo.
Fronti possono
sollevare aria stabile
creare nuvole
E grandi piogge,
nevicate, grandinate.
Tipi/proprietà di precipitazioni
Fiocchi di neve e temperature
Immagini di fiocchi di neve al microscopio elettronico
Stagionalità e variazini globali dei
meccanismi di risalitaa e delle
precipitazioni.
•  Convergenza – Aumenta quando il sole è allo
zenit nelle regioni (ITCZ).
•  Convezione – massime quando l’insolazione e
la temperatura sono intense e quando masse
d’aria marina si spostano su aree continentali;
comuni anche nei deserti, specie durante le
estati intense.
•  Orografica – richiedeche le masse d’aria siano
forzate lungo un versante (montagne).
•  Frontali – solo alle medie latitudini, dove
masse d’aria calde e fredde collidono.