Università IUAV di Venezia, Environmental Building Physics– Introduction to sustainability
Integrated Studio 1 – Master Degree in Architecture and Innovation
Clima e progetto
L’obiettivo della progettazione “sostenibile”
deve essere una architettura responsabile
intendendo con questo:
•
•
Clima e progetto architettonico 1:
Tempo e clima
Fabio Peron
Università IUAV - Venezia
•
efficiente da un punto di vista
energetico;
compatibile da un punto di vista
ambientale;
condizioni di comfort
conoscenze tecniche
architettura
che cerca di adattarsi e collaborare con
le sollecitazioni climatiche e non si
propone di contrastarle.
Sono necessarie notevoli competenze
provenienti da campi diversi che
spesso non corrispondono al
bagaglio culturale dell’architetto.
Università IUAV Corso di Fisica Tecnica Ambientale – prof. Fabio Peron
Tempo atmosferico e clima
analisi del clima
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L’Atmosfera il luogo della meteorologia
Ogni regione terrestre al passare
del tempo è caratterizzata da
specifiche condizioni
meteorologiche.
L’atmosfera terrestre è
composta da 4 strati
principali:
• Thermosfera
• Mesosfera
• Stratosfera
• Troposfera
Il tempo atmosferico è una
combinazione locale e momentanea
dei fattori meteorologici.
Il tempo meteorologico
si sviluppa nello strato
più vicino alla
superficie terrestre
chiamato Troposfera
L’insieme delle condizioni
meteorologiche che si verificano in
una regione su lungo periodo è detto
CLIMA.
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L’Atmosfera il luogo della meteorologia
L’atmosfera terrestre è
composta da 4 strati
principali:
Tempo e copertura del cielo
z
Si dice
copertura la
• Thermosfera
quantità di
• Mesosfera
cielo oscurata
• Stratosfera
dalle nuvole.
• Troposfera
z
Esistono
differenti tipi
Il tempo meteorologico
si sviluppa nello strato
più vicino alla
superficie terrestre
chiamato Troposfera
di nuvole.
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Nuvole
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Nuvole
Cosa sono le nuvole?
• Le nuvole sono formate da piccole goccioline di acqua liquida o
cristalli di ghiaccio.
Come si raffredda l’aria?
•
• La temperatura a cui avviene la condensazione viene detta
temperatura di rugiada
Contatto con una superficie
fredda come il terreno durante il
periodo invernale.
•
• La condensazione è favorita dalla presenza di piccole particelle di
polvere (nucleii).
Convezione come nel caso di
moti d’aria calda verso l’alto.
•
Per motivi Orografici quando si
muove seguendo verso l’alto il
profilo di un rilievo.
•
A causa di un Fronte come
quando una massa di aria calda
incontra e sale sopra una massa
di aria fredda.
• Le nuvole si formano quando il vapore d’acqua si raffredda fino a
condensare.
Cosa succede quando l’aria si raffredda?
• L’umidità relativa aumenta.
• Si raggiungono le condizioni di rugiada (umidità relativa del 100%).
• Il vapore d’acqua (invisibile) condensa formando goccioline (visibili).
• Talvolta il vapore d’acqua si trasforma direttamente in ghiaccio
(sublimazione).
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Nuvole
Tipi di nuvole: Cumulonimbus
Nuvole soffici molto estese da basse a elevate altezze (da 1,000 a 6,000m)
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Tipi di nuvole: Cumulus
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Cloud types: Stratus
Nuvole soffici di dimensioni limitate, altezze medio-alte (da 2,000 a 6, 000m)
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Nuvole piatte si trovano a bassa altezza (sotto 2000m)
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Cloud types: Cirrus
Le masse d’aria
• Una massa d’aria è un grande corpo di aria caratterizzato da
temperatura e umidità omogenee.
• Le masse d’aria si formano in “regioni sorgente” come le
aree sub tropicali o quelle vicino ai poli dove si hanno
condizioni di stabilità atmosferica per periodi lunghi
Classificazione
•
Tropicale Marittima (Tm)
– temperata e umida
•
Tropicale Continentale (Tc)
– calda e secca
•
Polare Marittima (Pm)
– fredda e umida
•
Polare Continentale (Pc)
– fredda e secca
•
Artica Marittima (Am)
– fredda e umida
Nuvole increscapate si trovano a elevata altezza (sopra 6,000m
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Masse d’aria
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Masse d’aria
Winter
Cinque
principali tipi
di masse
d’aria
interessano
l’Europa
Summer
All Year
Le masse d’aria si muovono
Le masse d’aria seguono i gradienti di pressione
Le masse d’aria non si mescolano
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Movimenti dell’aria: alta e bassa pressione
Movimenti dell’aria: alta e bassa pressione
La circolazione dell’aria coinvolge:
z
discesa verso il suolo di aria fredda e secca (Subsidenza);
questa aria si riscalda adiabaticamente e genera AREE DI
ALTA PRESSIONE (indicate con H o A)
z
Risalita di aria calda e umida (Convezione); questa aria si
raffredda adiabaticamente e genera AREE DI BASSA
PRESSIONE (indicate con L o B)
Circolazione dei venti tra alta e bassa pressione
Convergenza Ciclonica
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Precipitazioni
• In Italy it rains the most in the
autumn and in mountainous areas
• Rain is brought across Italy from
weather systems called front
coming from west and north.
• In summer showers result from
convection on warm days
• Rain cames from cooling of air by
one of the following mechanisms:
•
Contact e.g. with a cold surface
such as over land in winter.
•
Convection eg uplift over warm
ground.
•
Orographic eg rising over
mountains.
•
Frontal eg when a mass of warm
air meets and rises over a mass
of cold air.
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Divergenza Anticiclonica
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Precipitazioni orografiche
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Precipitazioni cicloniche
Precipitazioni cicloniche: Fronti
• As air rises at fronts
both are responsible
for rain
• Depressions are areas of
low pressure formed
when cold and warm air
meet
• The warm air rises above
the cold air to form a
front
• Warm fronts form
where warm air moves
towards cold air.
Stratus clouds and
persistent rain.
• There are two types of
fronts depending on the
way in which the air
masses are moving.
• Cold fronts form where
cold air moves towards
warm air. Cumulus
clouds, thunderstorms.
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Tempo e Clima
Precipitazioni convettive
• Tipiche di caldi
giorni estivi
• L’aria calda sale
velocemente e il
vapore d’acqua
condensa formando
Cumulonembi
• Ghiaccia nelle parti
più alte della
nuvola formando
grandine
• I moti dell’aria la
caricano
elettrostaticamente
e si generano
fulmini
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z
Il Clima descrive il tempo
medio di una specifica
parte del mondo nei
differenti momenti
dell’anno.
z
Ad esempio in Italia ci
aspettiamo estati calde e
inverni miti con intense
precipitazioni autunnali.
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La macchina del clima
Clima e Atmosfera
INGV - Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia - Italy
z
Senza atmosfera la Terra
irradierebbe più energia
verso lo spazio
Solar
Radiation
Earth
Radiation
z
Clima e Atmosfera
La presenza dell’atmosfera
limita le dispersioni di energia
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Clima, Radiazione solare e Terra
Quattro fattori astronomici principali determinano
quanta radiazione viene ricevuta dalla Terra in un
specifico punto della sua superficie:
• Spfericità
• Inclinazione dell’asse
di rotazione
• Orbita ellittica di
rivoluzione intorno al
Sole
• Rotazione diurna
Bilancio di energia dettagliato della Terra
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La radiazione alle diverse latitudini
Clima, Radiazione solare e Terra
La stessa energia si distribuisce
su aree diverse
• L’intensità della radiazione, definita come energia per unità di superficie
governa i cambiamenti stagionali nella temperatura
A causa della sfericità della superficie
terrestre la stessa potenza incidente si
distribuisce su aree diverse. L’intensità è
maggiore intorno all’equatore e minore
intorno ai poli.
• Una unità di misura comune per l’intensità della radiazione è il W/m2.
L’intensità della radiazione che incide al limite dell’atmosfera (Costante Solare) è
intorno a 1380 Wm-2.
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Climate and Earth motion
z
z
• Quando i raggi solari incidono su di una superficie con un angolo diverso dalla
perpendicolarità si disperdono su una superficie più grande, con una conseguente
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minore intensità.
Clima e moti della Terra
Durante l’anno la Terra
pur mantenendo fissa
l’inclinazione del suo
asse si rivolge al Sole in
modo diverso.
I momenti estremi di
questo ciclo sono i
solistizi (inverno e
estate), mentre quelli
medi sono gli equinozi
(primavera e autunno).
INIZIO GENNAIO
INIZIO LUGLIO
e = 0,017
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Clima e moti della Terra
Clima e moti della Terra
• L’asse terreste è inclinato di 23.5° sul piano dell’ecclittica e la rivoluzione
attorno al Sole origina gli andamenti stagioli di irraggiamento e riscaldamento.
•
Nei solistizi si ha i poli con 24 ore di luce o di buio.
•
Negli equinozi su tutta la terra si hanno 12 ore di notte e 12 ore di luce.
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Clima e moti della Terra
Fonte: Geoscience animation
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Clima e moti della Terra
solistizio
invernale
Il moto di rivoluzione fa si che nello
stesso luogo si abbiano diverse
condizioni di incidenza della radiazione
in tempi diversi dell’anno
equinozio
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Climate and Earth motion
Climate and Earth motion
Durante l’estate a nord del circolo polare artico si hanno 24
ore di luce, con la stana esperienza del Sole di Mezzanotte.
Il percorso apparente del sole nel cielo come si osserva a differenti latitudine durante
gli equinozi e i solistizi.
Il Sole intorno a mezzogiorno raggiung la massima altezza. Nell’emisfero nordo in
estate il sole è più alto sull’orizzonte rispetto all’inverno..
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Clima e moti della Terra
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Variazioni stagionali
Stagione e lunghezza
del giorno
In Estate i giorni sono
più caldi perchè il Sole
è più alto nel cielo e
perchè c’è un numero
di ore maggiore di
luce.
A causa dell’ellitticità dell’orbita terrestre, la Terra è più lontana dal
Sole di 5 millioni di kilometri durante l’estate. Questo ci fa vedere come
le variazioni stagionali non siano controllate dalla vicinanza al Sole.
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In inverno i giorni sono
più freddi perchè il
sole è più basso nel
cielo e ci sono meno
ore di luce.
Units are in Langleys per day (1 Langley=1 cal/cm2)
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Variazioni stagionali
Variazioni stagionali
20 marzo
Equinozio vernale
21 giugno
Solistizio Estivo
22 Settembre
Equinozio Autunnale Dec
21 Dicembre
Solstizio Invernale
Temperature medie invernali
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La radiazione alle diverse latitudini
Variazioni stagionali
Temperature medie estive
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Le diverse aree della superficie terrestre ricevono annualmente diverse quantità
di insolazione. Le fasce equatoriali e tropicali hanno un surplus di energia.
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La ridistribuzione dell’energia: circolazione generale
La ridistribuzione dell’energia:
circolazione generale
Correnti
oceaniche e
venti
prevalenti
ridistribuiscon
o l’energia tra
parti diversi
della
superficie
terrestre.
Correnti oceaniche e venti prevalenti ridistribuiscono
l’energia tra parti diversi della superficie terrestre.
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Climate and climatic parameters
The climate in a site is defined by the long-term behaviours (20-30
years) of the atmospheric physical conditions.
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Grandezze climatiche guida: temperatura e
precipitazioni
Climate is pointed out by the statistical analisys of the measured
atmospheric parameters:
•
•
•
•
•
•
Solar radiation
Air temperature
Air humidity
Velocity and direction of wind
Rain precipitations
Clouds and sky covering
Climatic analisys refer to yearly mean temperature, mean temperature
of hottest and coldest month, yearly thermal excurtion, mean rain
precipitations.
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Classificazione climatica di Koppen
Classificazione climatica di Koppen
Caldo umdo, Caldo secco, Temperato, Microtermico, Polare
Caldo umdo, Caldo secco, Temperato, Microtermico, Polare
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Classificazione dei climi di Koppen
I climi d’Italia
BREVE CLASSIFICAZIONE DEI CLIMI SECONDO KOPPEN
•
A
[CALDO
UMIDO]
sono caratterizzati dal fatto che la temperatura media del mese più freddo non scende mai
sotto i 18 °C, dalla mancanza di inverno, da debole escursione termica annua e appena più
sensibile escursione termica giornaliera
•
•
B
[ARIDO]
C
[TEMPERATO]
D
[FREDDO]
E
[POLARE]
caratterizzati dal fatto che l’evaporazione supera la precipitazione
•
la temperatura media del mese più freddo scende sotto i 18 °C ma è comunque maggiore
di -3°C; il ciclo termico stagionale è ben definito; il regime pluviometrico è vario; vi è
grande variabilità del tempo atmosferico.
Si distinguono alcuni sottotipi di clima
la temperatura media del mese più freddo scende sotto -3 °C e quella del mese più caldo
supera 10 °C; l’inverno è lungo e freddo con suolo sempre coperto di neve; l’estate è
breve e calda; vi è grande escursione termica che supera spesso 40° o perfino 60°C.
la temperatura media del mese più caldo è sempre minore di 10 °C; vi è mancanza di un
periodo caldo; una caratteristica particolare è data dal lungo giorno e dalla lunga notte.
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•
•
Alpi: clima d'alta montagna con
estate umida
Appennini: temperato fresco suboceanico umido
Bacino padano e fascia costiera
adriatica settentrionale: temperato
subcontinentale
Costa ligure e tirrenica: temperato
caldo con inverno umido ed estate
secca
Costa adriatica del sud e ionica:
temperato caldo localmente arido
con inverno umido e lunga estate
secca
Sicilia e Sardegna: da temperato
caldo con estate secca ad arido con
lunga estate secca.
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I climi
d’Italia
I climi
d’Italia
Precipitazioni
medie annue
Temperatura media annua
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Il riscaldamento globale
Riscaldamento
globale e
precipitazioni
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Climi italiani
Italian Climates
Il livello del ghiacciao dell’Adamello nelle Alpi si è abbassato di molto.
Banane mature a Bologna
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Climi italiani
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Global warming a topic of the times
Alluvioni sempre più frequenti
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Credits
Ottimisti
M. J. Lewis – Pitsford Hall Weather Station
L. Lombroso – Università Modena e Reggio
A. Navarra - INGV
ma preoccupati
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