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INCONTRI DI IN-FORMAZIONE con rinfresco e visita guidata al Museo dell’Aeronautica G. Caproni di Mattarello “Che tempo farà? Una previsione al Volo” a cura di Andrea Piazza Meteotrentino - Provincia Autonoma di Trento Gioco clima tempo • Clima: l'insieme delle condizioni atmosferiche locali da cui dipende la vita delle piante, degli animali, dell'uomo. • Tempo: condizioni atmosferiche (da Garzanti) Metodi poco scientifici • • • • La luna Le cipolle I dolori articolari Comportamento degli animali (api, gatti etc.) • “Compensazione (es. estate calda, inverno freddo)” Il ciclo annuale L’ATMOSFERA L’atmosfera è una miscela di gas invisibili Componenti permanenti Azoto (N2) Ossigeno (O2) Argo (Ar) Anidride carbonica (CO2) Gas nobili (elio, neon,…) 78.09 % 20.95 % 0.93 % 0.035 % Componenti variabili - Ozono (O3): 5-10 ppm a 20-30 km 0.001-0.03 ppm al suolo - Il vapore acqueo occupa fino al 4% del volume dell’aria LA TEMPERATURA • Definizione: grandezza che misura lo stato termico o di energia interna (cioè il grado di agitazione molecolare) di un corpo o di un sistema, e che esprime l'attitudine di un corpo a scambiare calore con l'ambiente e con gli altri corpi???. (solidi e liquidi vibrazione molecolare, gas energia cinetica molecole o atomi). • L’unità di misura della temperatura è il Kelvin (K), uguale alla scala di Celsius (°C) T (°C) = T (K) - 273.15 • La scala di Celsius ha due punti fissi (0°C e 100°C) che, alla pressione di 1013 hPa, corrispondono alla temperatura di congelamento e di ebollizione dell’acqua I termometri Per misurare la temperatura dell’aria esistono diversi strumenti: il termometro a resistenza è quello comunemente usato nelle stazioni automatiche Una misura esatta di temperatura necessita di: proteggere lo strumento dalle radiazioni ventilare lo strumento eseguire la misura a 2 m dal suolo I termometri Per misurare la temperatura esistono diversi strumenti: il termometro a resistenza è quello comunemente usato nelle stazioni automatiche Una misura esatta di temperatura necessita di: proteggere lo strumento dalle radiazioni ventilare lo strumento eseguire la misura a 2 m dal suolo LA PRESSIONE ATMOSFERICA alta atm. Ogni particella d’aria viene attratta come qualsiasi altro corpo Fg Per effetto della forza di gravità (Fg) ogni oggetto viene attratto con una forza proporzionale alla distanza livello mare 1 cm 1 cm La pressione è il rapporto tra il peso esercitato dall’aria per l’unità di superficie LE UNITA’ DI MISURA DELLA PRESSIONE In meteorologia si usa l’ettoPascal (hPa) che corrisponde alla vecchia unità del milliBar (mb) 1 hPa = 100 Pa = 1 mb dove: 1 Pa = 1 N (Newton) / m2 Un’altra unità in uso è il Torr o il millimetro di mercurio (mm Hg) 1 Torr = 1 mm Hg = 4/3 hPa Relazione tra le varie unità di misura: 1atm = 760 mmHg = 1013 mb = 1013 hPa Strumenti di misura VUOTO Barometro a mercurio (Torricelli, 1643) alla pressione di 1013 hPa e alla temperatura di 0°C la colonnina di mercurio raggiunge un’altezza di 76 cm Barometro aneroide (Vidie, 1843) formato da capsule metalliche elastiche che si dilatano o comprimono al variare della pressione VALORI NORMALI ED ESTREMI DI PRESSIONE AL SUOLO NEI CENTRI DI ALTA E BASSA PRESSIONE Il valore medio della pressione al suolo a 0 m s.l.m. è di 1013 hPa Variazione della pressione con la quota • La pressione diminuisce con la quota (circa del 50% ogni 5000 m) • Nelle parti più basse dell’atmosfera la pressione cambia di circa 10 hPa per ogni 100 m di variazione in altezza ANDAMENTO DIURNO REGOLARE DELLA PRESSIONE Andamento orario della pressione Trento 30/04/2002 997 996 995 994 hPa 993 992 991 990 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 In condizioni tranquille di alta pressione è possibile rilevare una regolare variazione diurna della pressione con un periodo di 12 ore GLI STATI DELL’ACQUA L’acqua è l’unica sostanza che si presenta nell’atmosfera in tutti gli stati possibili: solido, liquido e gassoso Durante i cambiamenti di stato vengono liberate grosse quantità di energia Diagramma delle fasi dell’acqua 2a: e* sopra una superficie di acqua sopraffusa 2b: e* sopra una superficie di ghiaccio L’UMIDITA’ Per umidità assoluta si intende la massa di vapore acqueo contenuta in un metro cubo d’aria (kg/m3) Perché l’umidità assoluta non è un buon parametro per definire il contenuto di l’umidità dell’aria? Esiste un limite superiore di quantità di vapore acqueo contenibile da un dato volume d’aria che dipende dalla temperatura d’aria: maggiore è la temperatura, più vapore acqueo può essere contenuto La causa dell'esistenza di un limite superiore della quantità di vapore in un determinato volume, è la presenza di una particolare forza di legame tra le molecole dell'acqua (H2O) LA PRESSIONE DI VAPORE SATURO e* La pressione del vapore in un dato volume d'aria ad ogni temperatura T non può superare un valore che viene definito pressione di vapore saturo (e*), dipendente solo da quella temperatura Se si volesse aumentare la pressione oltre il valore e* di saturazione, corrispondente a una data temperatura, il vapore condenserebbe trasformandosi in acqua L’umidità relativa è il rapporto fra la quantità di vapore acqueo realmente presente nell’aria e la quantità massima che l’aria potrebbe contenere a quella temperatura (%) Se aumenta la pressione di vapore, a temperatura costante, ciò significa che aumenta il contenuto di vapore nell’aria. Ma allora l’umidità relativa è anche il rapporto tra la pressione di vapore e presente nell’aria e la pressione di vapore saturo e* a quella temperatura (%) La pressione di vapore saturo si comporta in modo diverso in funzione delle superfici … in particolare: •I cristalli di ghiaccio crescono a spese delle gocce d’acqua •Le gocce grosse crescono a spese di quelle piccole •Le gocce d’acqua in soluzione crescono a spese di quelle d’acqua pura: ecco perché il processo di condensazione in natura può avvenire ad umidità relative del 70% circa L’AFA La sensazione d’afa dipende dalla combinazione di temperatura e umidità relativa: con una temperatura di 20°C la sensazione di afa subentra quando l’umidità relativa supera il 75%; con 30°C ciò avviene già al 45% Tuttavia…. A temperature inferiori a 14°C l’aumento di umidità provoca un aumento nella sensazione di freddo Se l’aria si raffredda al di sotto della temperatura Td alla quale avviene la condensazione… Se T < Td con Td > 0°C rugiada Se T < Td con Td < 0°C brina galverna ANDAMENTO DIURNO DI TEMPERATURA E UMIDITA’ Trento 30 aprile 2002 % 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 25 20 15 °C 10 Umidità Temperature 5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 LE PRECIPITAZIONI Alle normali condizioni di T e P presenti in atmosfera l’acqua pura rimane allo stato liquido anche per valori di umidità relativa ben al di sopra del 100% !! Il processo di saturazione del vapore d’acqua può avvenire solo in presenza dei nuclei di condensazione (pulviscolo atmosferico) La condensazione di acqua in soluzione non pura può già avvenire in presenza di umidità pari al 70-80 % Tutte le precipitazioni alle nostre latitudini partono dai cristalli di ghiaccio che crescono più velocemente delle goccioline d’acqua Attraverso diversi processi i cristalli di ghiaccio raggiungono rapidamente dimensioni tali che permettono loro di raggiungere il suolo prima di evaporare Il tipo di precipitazione che giunge al suolo dipende dalla temperatura degli strati attraversati T > 0°C pioggia T > 0°C solo negli strati vicini al suolo neve bagnata T < 0°C al suolo con inv. termica in quota pioggia gelata o nevischio T < 0°C neve Schema della brezza Circolazione in atmosfera secondo Hadley La tropopausa alle nostre latitudini si trova a circa 6-8 km… … ma l’altezza della tropopausa varia con la temperatura media p = p0 exp (- (z-z0)/ H ) H = R Tmedia / g0 Cella polare Cella di Ferrel Cella di Hadley Getto polare Getto subtropicale Buys Ballot Al centro del minimo al suolo CONVERGENZA DIVERGENZA in quota MOTI VERTICALI Forza di Coriolis Fco * sistema di riferimento Vento geostrofico!!!! non inerziale Direzione: parallelo alle isobare * tende a curvare verso destra la traiettoria delle particelle in moto (em. N) intensità: proporzionale al gradiente * aumenta con la latitudine * aumenta con la velocità della particella Effetto dell’attrito Fa * si manifesta vicino al suolo (PBL) * tende ad opporsi al moto * il vento interseca le isobare Ma se le isobare sono curvilinee.. Forza centrifuga Fce * moto lungo traiettorie curvilinee Flusso di gradiente Fp + Fco + Fce = 0 L’onda ciclonica si sviluppa lungo il fronte polare Gradiente di temperatura Energia potenziale Un’increspatura si origina nel fronte polare e sarà all’origine della formazione del nuovo ciclone * interazione tra una saccatura in quota e la zona frontale alla superficie Nel giro di 24 - 36 ore si * fronte caldo forma un’onda ciclonica * fronte freddo * settore caldo * un minimo depressionario * precipitazioni diffuse davanti al fronte caldo * sottile fascia di precipitazioni lungo il fronte freddo * venti in aumento * energia disponibile per il rilascio di calore latente Il sistema si muove verso est e comincia la fase di occlusione * il ciclone è nella sua fase più intensa * un fronte occluso si estende a partire dal minimo Il settore caldo diminuisce le sue dimensioni e cresce l’occlusione * tutta l’energia potenziale disponibile è stata utilizzata * l’energia cinetica si è dissipata in turbolenza * la formazione di nubi e precipitazioni è meno attiva * il settore caldo è scalzato dall’aria fredda in arrivo * l’aria fredda al suolo ristabilisce condizioni di stabilità I fronti atmosferici • Zone di transizione tra due diverse masse d’aria che si distinguono per: • • • densità temperatura umidità • fronte freddo • fronte caldo • fronte occluso Famiglia di cicloni Analisi 06 UTC del 18 aprile 2002 Fronte occluso il fronte freddo si muove più velocemente di quello caldo - occlusione fredda - occlusione calda Occlusione fredda Aria davanti al fronte caldo più calda rispetto a quella retrostante * è il più frequente Fenomeni associati * tipo “fronte caldo” con fronte occluso in avvicinamento * tipo “fronte freddo” dopo il passaggio Occlusione calda Aria davanti al fronte caldo più fredda rispetto a quella retrostante FRONTE FREDDO prima del fronte durante il passaggio dopo il fronte Vento S / SW Raffiche, in rotazione W - NW Temperatura “elevata” Improvviso calo Regolare diminuzione Pressione diminuzione Raggiunge il minimo, poi aumenta rapidamente In ripresa Nubi In aumento Ci, Cs, Cb Cb Cu Precipitazione Primi brevi rovesci Visibilità Inizialmente buona, in peggioramento Punto di rugiada Elevato, stazionario Pioggia intensa, temporali talvolta con Rovesci e successive grandine schiarite Scarsa, in miglioramento Ottima Brusco calo In diminuzione Fronte caldo prima del fronte durante il passaggio dopo il fronte Vento S / SE variabile S – SW Temperatura freddo - fresco in lento riscaldamento aumento regolare in ulteriore aumento., poi stazionaria Pressione diminuzione livellata lieve ripresa, poi calo Nubi in aumento Ci, Cs, As, Ns, St, nebbie; Cb in estate stratiformi Precipitazione lievi o moderate pioviggine o assente assenti, piogge o deboli rovesci Visibilità scarsa scarsa, in miglioramento buona, qualche foschia Punto di rugiada aumento regolare stazionario in aumento, poi stazionario schiarite con Sc sparsi; Cb in estate
