Didattica - borore meteo- live

Didattica

1. LE CORRENTI CONVETTIVE

2. IL WIND SHEAR

3. TIPI DI TEMPORALI IN BASE ALLA GENESI

4. TIPI DI TEMPORALI IN BASE ALLA STRUTTURA

5. LE NUBI CUMULIFORMI

6. LE NUBI ACCESSORIE

7. MAMMATUS E KNUCKLES

8. LA GRANDINE

9. TUONI E FULMINI

10. L’ANALISI VISIVA DEL CUMULONEMBO

11. RICONOSCIMENTO DELLA SUPERCELLA

12. TORNADO E TROMBA MARINA

13. PRECAUZIONI CONTRO FULMINI E TORNADO

                                             L'atmosfera terrestre e le sue caratteristiche fisiche

Origine ed evoluzione

Il nostro pianeta e’ avvolto da una massa gassosa dalla complessa composizione formatasi milioni di anni fa in seguito a processi fotochimici e termodinamici associati ai grandi sconvolgimenti geologici che hanno determinato l’attuale assetto del pianeta. Questa massa gassosa segue la forma della terra, presenta uno schiacciamento ai poli e un rigonfiamento nelle zone equatoriali e tropicali ; inoltre e’ attratta verso la superficie terrestre dal proprio peso ed è trascinata nel suo insieme dal moto di rotazione della terra intorno al proprio asse. Proprio l’efficienza della forza di gravita’ terrestre impedisce all’atmosfera di sfuggire dal pianeta e di renderlo un deserto freddo . L’aria che respiriamo e’ in realtà un miscuglio di gas di diversa composizione: i principali sono l’ AZOTO (simbolo chimico N ) per circa 78% l’Ossigeno (simbolo chimico O2) per circa il 20%, Anidride Carbonica (CO2) per lo 0,1%; a questi si aggiungono, in percentuali molto piccole i gas alogeni e rari.

Gli strati dell'atmosfera

L'atmosfera in base alla sua composizione e alla concentrazione dei principali elementi che la caratterizzano, può essere suddivisa in OMOSFERA (fino a 80 km di quota) e ETEROSFERA (80-600 km di quota) .Il primo strato dell’OMOSFERA e’ la TROPOSFERA; la troposfera è sede dei principali fenomeni meteorologici; in essa si concentra i 3/4 di tutto il vapore acqueo ed ha uno spessore variabile con la latitudine (più’ bassa ai poli e più’ alta all’equatore) ; nella troposfera la temperatura decresce più’ o meno regolarmente dal suolo verso l’alto da circa +20 °C a - 55 °C . Lo strato successivo detto TROPOPAUSA e’ un sottile strato dello spessore di 100-300 metri ed è caratterizzata da una   isotermia e dalla presenza di forti correnti orizzontali di grande intensità’ dette CORRENTI A GETTO. Lo strato superiore detto STRATOSFERA invece si estende fino a 40 km di quota e in esso la temperatura cresce con la quota pur restando complessivamente quasi costante; nubi caratteristiche (nubi madreperlacee) sono presenti in questo strato che presenta anch’esso delle correnti orizzontali molto forti che hanno pero’ una inversione della direzione di tipo stagionale. Lo strato sovrastante detto MESOSFERA ,separato dalla STRATOSFERA dalla STRATOPAUSA ,giunge fino a 80 km di quota ;e’ caratterizzato da un andamento prima altalenante della temperatura (prima cresce poi decresce con la quota) , poi crescente fino a circa 300 °C , e dalla presenza delle nubi nottelucenti . La MESOPAUSA e’ lo strato di transizione tra la mesosfera e la TERMOSFERA ; raggiunge temperature di circa -70°C/- 100 °C . La TERMOSFERA invece si estende fino a 400 km di quota , in essa la temperatura cresce con la quota. La TERMOSFERA presenta  strati di gas ionizzati (IONOSFERA) che consento la propagazione delle onde radio ma , soprattutto e’ sede di importanti fenomeni elettrici e geomagnetici  come le aurore polari .L’ultimo strato, l’ESOSFERA e’ separato dalla TERMOSFERA dalla TERMOPAUSA ; nella ESOSFERA la temperatura e’ costante con la quota.

Fig.1 Profilo termico dell'atmosfera

Il ciclo dell'acqua



L'acqua è il liquido più diffuso e la sostanza più importante sulla Terra: la usiamo per bere, per lavarci, in essa nuotiamo e ci lamentiamo quando piove...

L'acqua influisce sulla nostra vita in molti modi: anzitutto determina dove possiamo vivere, il tempo che farà, se possiamo quindi far crescere il raccolto e produrre abbastanza cibo. Grandi quantità d'acqua vengono usate anche nell'industria, per esempio nei processi di raffreddamento delle grandi centrali elettriche o come solvente. Vi sono immense quantità di acqua raccolte negli oceani e nei mari; solo una piccola percentuale si trova sui continenti, ma anch'essa proviene in ultima analisi dall'oceano, cui è destinata a tornare portata dai fiumi.

L'irraggiamento solare provoca l'evaporazione dell'acqua nell'aria da fiumi, laghi ed oceani. Questo vapore acqueo, innalzandosi, si raffredda e condensa formando goccioline d'acqua raccolte in nuvole.

Quando le gocce sono abbastanza grosse, cadono sulla terra sotto forma di pioggia. In parte quest'acqua evapora e ritorna nell'aria, in parte viene utilizzata dalle piante; ma la quantità più cospicua filtra attraverso il terreno, o si riversa nei fiumi sfociando infine nel mare. L'intero ciclo ricomincia quindi da capo.

Questo movimento continuo di acqua dalla superficie della terra alle nuvole e quindi di nuovo alla terra sotto forma di pioggia è chiamato ciclo dell'acqua (hydrologic cycle). A livello planetario il ciclo dell'acqua è strettamente connesso ai grandi flussi di energia nell'atmosfera. Il volume totale di acqua nell'atmosfera è stato stimato in circa 1.3 x 10 13 m 3 (13 mila km 3 ), la gran parte nella fase di vapore; di contro gli oceani contengono circa 1.35 x 10 18 m 3 di acqua (1350 milioni di km 3 ).




Il rapporto tra i volumi di acqua nell'atmosfera e negli oceani è 1/100000, all'incirca lo stesso del rapporto tra l'acqua contenuta in un ditale e quella in una vasca da bagno. Ciononostante il vapor d'acqua atmosferico è uno dei più importanti fattori nel determinare il tempo ed il clima, soprattutto per la grande quantità di energia messa in gioco quando l'acqua cambia il suo stato di aggregazione tra la fase gassosa (vapore), liquida e solida, e per il suo contributo come gas responsabile dell'effetto serra.

Il riscaldamento differenziato della superficie della Terra da parte del Sole crea le condizioni che sono alla base dei grandi trasferimenti di masse d'aria tra equatore e poli: mentre le regioni equatoriali ricevono più calore di quanto non ne perdano, le zone più vicine ai poli perdono più calore di quanto non ne ricevano. Due fondamentali correnti di convezione di alta quota (simmetriche, dall'equatore verso i due poli) distribuiscono in maniera più equilibrata il calore.(I trasferimenti d'aria determinati dalle differenze di pressione sono i venti).

Un ruolo importante in questo trasporto di calore e quindi di energia è legato all'acqua, che evapora nelle zone equatoriali, viene trasportata a seguito delle masse d'aria verso i poli sotto forma di vapore, condensa nelle nubi, precipita sotto forma di pioggia o neve che la riportano di nuovo sulla superficie terrestre e quindi nei mari.

Il concetto di umidità controlla il tasso di evaporazione, la formazione delle nubi, il tempo ed il luogo delle precipitazioni. L'umidità indica la quantità di vapor acqueo nell'atmosfera: i principali contributi sono l'evaporazione dalla superficie della terra e la traspirazione delle piante. Le precipitazioni sono a loro volta il fenomeno che diminuisce la presenza di acqua nell'atmosfera.

I meteorologi hanno definito diversi modi per indicare l'umidità, che possono essere divisi in due categorie: quelli che esprimono la quantità effettiva, o concentrazione, di vapor acqueo nell'aria e quelli che mettono in relazione la quantità effettiva presente con la quantità potenziale che l'aria potrebbe contenere se fosse satura di vapore. L'aria si dice satura quando contiene la massima quantità possibile.

La temperatura dell'aria
 

L’atmosfera non ha in tutti i suoi punti, ad un determinato istante, una temperatura nota e costante nel tempo, perché soggetta a riscaldamento differenziato da parte del sole dall’alto e a riscaldamento o raffreddamento dal basso operato dalla superficie terrestre. In generale l’andamento della temperatura di una data stazione o località nel tempo, cioe’ le cosiddette variazioni di temperatura sono influenzate da diversi fattori ; si definisce ESCURSIONE TERMICA la differenza tra la temperatura massima e la temperatura minima misurate in una data località in un certo intervallo di tempo . Cosi’ potremo parlare di andamento o escursione termica annuale , mensile, giornaliera . Tre sono i fattori che influenzano le variazioni di temperatura :

 

·      latitudine : l’escursione termica giornaliera e’ decrescente con la latitudine (minima ai poli e massima all’equatore ). Alle basse latitudini inoltre il massimo giornaliero è spostato rispetto allo zenith del sole sul piano dell’orizzonte ed il minimo e’ poco dopo l’alba. Infatti dall’alba a mezzogiorno la Terra assorbe la radiazione solare e riscalda l’aria soprastante ma la presenza dei corpi condensati (nubi) e del vento e del vapore acqueo fa si’ che il massimo di temperatura non sia in corrispondenza della massima insolazione. Dopo il tramonto invece la terra prosegue il suo raffreddamento in attesa di un nuovo apporto di energia fin dopo l’alba ; cosi’ la temperatura minima e’ in ritardo rispetto all’alba.

 

·      continentalità : l’andamento annuale della temperatura per esempio per le zone continentali e’ crescente da gennaio a giugno  con un massimo nel mese di luglio , spostato rispetto al solstizio d’estate , mentre nelle zone equatoriali presenta due massimi in corrispondenza degli equinozi . Le zone marine influenzano l’andamento diurno della temperatura. Infatti il mare ha maggior potere riflettente della radiazione solare, maggiore capacita’ termica , maggiore capacita’ di condurre il calore grazie ai moti convettivi , alle maree e ai moti turbolenti delle onde. A parità di durata del soleggiamento allora ,reagisce meno sensibilmente e con un certo ritardo rispetto alla terra scaldandosi di meno e in maggior tempo e , per lo stesso motivo, raffreddandosi meno e più lentamente del terreno.

·      presenza di vento, nubi e di vapore acqueo : il vento opera il rimescolamento dell’aria e causa avvezione calda o fredda, mentre le nubi di giorno riducono il riscaldamento della superficie terrestre e di notte ne irretiscono il raffreddamento. Il vapore acqueo contenuto nell’atmosfera sotto forma di nubi o precipitazioni , opera un forte assorbimento della radiazione terrestre, rallentando il riscaldamento dell’atmosfera.