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
