Meteo, uragano Ophelia: Effetti drammatici in Europa

La devastazione dell’Uragano Ophelia, ha causato 3 morti in Irlanda, e 35 vittime tra spagna Portogallo per cause incendi.L’uragano Ophelia  con li suo passaggio ha causato morte, molta paura lasciando oltre 360 mila persone senza elettricità per via dei suoi forti venti che sono riusciti superare i 160km/h, purtroppo per quanto ci sia l’efficienza dei mezzi di soccorso, l’emittente pubblica Rte comunica al Paese che circa il 10% delle famiglie colpite dal forte Uragano, resteranno per svariati giorni senza l’uso di fornitura elettrica. Il forte vento portato da Ophelia ha alimentati dei gravosi incendi colpendo alcune zone della Spagna e del Portogallo, causando dei morti. In Gallia se ne contano 3 e invece 32 in Portogallo. Svariati numeri di persone ferite per colpa degli incendi tra cui anche vigili del fuoco e soccorritori.

Nella giornata di ieri si sono registrati oltre 500 incedi, un numero altissimo in un solo giorno, e il peggiore degli ultimi anni. L’uragano Ophelia è un fenomeno piuttosto strano in quanto si è formato sulla parte sud ovest della Azzorre, classificato di categoria 3, quindi un uragano più orientale. Tale fenomeno ha viaggiato verso nord est passando a larga distanza dal Portogallo perdendo lungo tutto il suo tracciato percorso la sua potenza, divenendo poi di carattere tropicale, raggiungendo in seguito l’Irlanda per poi terminare il suo viaggio. Ha raggiunto Lunedì l’Irlanda come violentissimo vortice di natura tropicale. Nella giornata odierna Ophelia si classica come ex, in quanto ha declassato la sua furia, anche se il suo viaggio non è ancora giunto a termine. Ora le zone interessate sono Inghilterra, Scozia, Galles portando con se violenti piogge e forti venti, colorando il cielo Inglese, di un colore arancio tetro. Si muoverà ancora raggiungendo in serata la Scandinavia attenuandosi ulteriormente.

MeteoTifoni, uragani e cicloni

Il tifone nelle Filippine e l’alluvione in Sardegna
Il giorno 8 novembre 2013, il tifone Haiyan (nell’immagine) ha colpito le Filippine con venti che hanno raggiunto i 315 km/h al suolo e onde superiori a 5 m di altezza.

Una potenza distruttiva che non ha precedenti tra gli eventi registrati, nonostante il paese sia frequentemente colpito da questo tipo di calamità naturali. Moltissime persone sono state evacuate dalle loro case, ma la maggior parte degli edifici costruiti nell’arcipelago non sono stati in grado di reggere al passaggio di perturbazioni e venti tanto forti; ciò ha aggravato pesantemente il bilancio delle vittime, dei dispersi e dei danni causati del passaggio di Haiyan, con un lungo blocco delle telecomunicazioni. Insomma, una furia che ha spazzato via tutto ciò che ha incontrato, come testimoniato dalle immagini.

In media, 20 tifoni all’anno si abbattono sulle Filippine, oltre a numerosi incidenti causati dalle inondazioni, ma anche da siccità, terremoti e scosse, occasionali eruzioni vulcaniche, che rendono questo paese uno dei più colpiti al mondo dalle calamità naturali. Tornando in Italia, un ciclone (chiamato dai media Cleopatra) ha colpito la Sardegna il 18 novembre, abbattendosi sulle province di Olbia e Nuoro. Nel giro di poche ore, sulla zona sono caduti 450 mm di pioggia (450 litri per metro quadro, circa la metà della quantità annua che in Sardegna è di 1000 mm), raffiche di vento fino a 100km/h, evento eccezionale che ha provocato l’esondazione dei fiumi presenti nella zona, con strade e case allagate, ponti crollati e black-out elettrici.

I due eventi non hanno una connessione climatica e meteorologica tra di loro, ma esistono dei punti in comune. Innanzitutto, che differenza c’è tra tifoni, uragani e cicloni? E come si formano?
Ma sono tutti uguali? Distinguere tra tifoni, uragani e cicloni
Uragani, cicloni e tifoni appartengono allo stesso fenomeno meteorologico e vengono classificati come cicloni tropicali, che cambiano nome a seconda della zona di origine del fenomeno stesso. Nell’Atlantico e nel Pacifico nordorientale si parla di uragani (come ad esempio, gli uragani Sandy e Katrina) e derivano da Hurrican, il dio caraibico del male. Nel Pacifico nordoccidentale invece ci riferiamo ai tifoni (come appunto, il tifone Haiyan), e il termine ha origine incerta, forse derivante da una parola greca o cinese dal suono simile e che indicavano una tempesta. Mentre per gli eventi che si originano nell’Oceano Indiano si applica l’appellativo di cicloni, a causa della forma circolare assunta dal fenomeno. Perchè le tempeste vengano classificate come tifoni, uragani o cicloni, la velocità del vento deve essere almeno pari a 119 km/h. Oltre alla geografia, cambia anche il periodo dell’anno in cui questi eventi si possono verificare: dal 1° giugno al 30 novembre è possibile imbattersi in un uragano atlantico; dalla metà di maggio a fine novembre e dalla fine di giugno a fine novembre possono verificarsi eventi nel Pacifico nord-orientale e nord-occidentale, rispettivamente; mentre la stagione dei cicloni dell’Oceano Indiano si estende da aprile a dicembre.
Come accade per i terremoti, esiste una scala utilizzata per classificare l’intensità dei cicloni tropicali, la scala di Saffi r- Simpson, messa a punto nel 1969 da due scienziati, Herbert Raffir e Robert Simpson. La scala è divisa in 5 categorie, da 1, livello minimo, a 5, livello di intensità disastroso, utilizzato per i fenomeni con venti che soffiano a una velocità maggiore di 252 km/h, come Haiyan.
A differenza dei terremoti però, nel caso dei tifoni il problema non è la previsione, ma il poter reagire alla calamità. L’arrivo di un ciclone infatti si può prevedere con circa 2-3 giorni di preavviso e una probabilità di accadimento del 90- 97%, mentre a 10 giorni dall’evento la stessa probabilità scende al 70%. Molto più complicato è riuscire a prevedere la traiettoria dei cicloni, a causa dell’influenza esercitata dai fattori locali.

Avrai notato inoltre che i cicloni hanno sempre un nome, ma chi lo sceglie e come? I nomi di persona attribuiti ai cicloni tropicali vengono assegnati per facilitare le comunicazioni tra i meteorologi, ma anche nei riguardi del pubblico, dal momento che sono considerati più facili da ricordare rispetto a un termine tecnico o a un numero generico. L’esperienza dimostra che l’uso di brevi nomi distintivi agevola le comunicazioni scritte e orali e inoltre è meno soggetto a errori rispetto ai vecchi metodi di identificazione con latitudine e longitudine. La scelta dei nomi viene operata attenendosi a una lista ordinata alfabeticamente e precedentemente stabilita da una commissione internazionale della World Metereological Organization; sei liste vengono utilizzate in rotazione e sono consultabili qui
(http://www.wmo.int/pages/prog/www/tcp/Storm-naming.html). L’unico caso in cui è previsto un cambiamento dei nomi avviene per fenomeni talmente distruttivi da considerare inappropriato l’uso futuro dello stesso nome per ragioni di sensibilità.
Come ti formo un uragano
Affinchè si creino le condizioni ambientalmente favorevoli per la formazione di questi violenti fenomeni, devono coesistere i seguenti ingredienti: temperatura delle acque marine superiore ai 26 °C, intensa evaporazione, presenza di un’area centrale di bassa pressione circondata da zone a pressione più elevata e venti convergenti, umidità. Queste condizioni sono necessarie, ma non del tutto sufficienti, dato che fenomeni che presentano queste caratteristiche favorevoli non sempre si sviluppano. Gli uragani traggono la loro energia dall’aria calda e molto umida che si trova solo nella zona di oceano compresa nella fascia tropicale. Nel momento in cui l’aria converge e sale verso l’alto, inizia la perturbazione, che può crescere fino a divenire uragano. Il moto di convezione tra l’aria calda e umida che sale verso l’alto e l’aria fredda, più densa che scende verso il basso genera un vortice esteso che si prolunga in una sorta di cono, attorniato da correnti dirette dal basso verso l’alto, in un moto a spirale che porta l’aria umida ad alta quota. Le condizioni favorevoli per la nascita di un ciclone si riscontrano tra gli 8° e i 20° di latitudine, a una distanza di 500km dall’Equatore. Oltre al movimento di circolazione dell’aria dall’alto verso il basso, esiste un movimento rotatorio che determina la traiettoria del fenomeno.

All’interno del cono, si trova l’occhio del ciclone, un’area del diametro medio di 25 km, relativamente calma e senza nubi, a causa del moto di subsidenza (dall’altro verso il basso) dell’aria. Hai mai sentito la frase “essere nell’occhio del ciclone”? Indica proprio il trovarsi in una posizione difficile o nel momento più convulso di una situazione. Attorno all’occhio ruota l’intero sistema in un movimento a spirale, il cui bordo è formato da uno strato spessissimo di nuvole, un vero e proprio muro che si estende dalla superficie oltre i 15 km di altitudine (in inglese chiamato proprio eyewall).

Attorno all’occhio, si estende una vasta regione con un diametro medio di 500 km, in cui si scatena la tempesta vera e propria, con raffiche di vento superiori ai 200 km, piogge molto intense e fulmini. Man mano che l’uragano si sposta e raggiunge la terraferma, perde la sua intensità, lasciando però dietro di sè gravi danni e distruzione nelle città costiere. Stando a quanto detto sopra e nel paragrafo precedente, il ciclone che ha colpito la Sardegna non sarebbe un vero ciclone, bensì viene definito un TLC (Tropical Like Cyclone, ciclone simil-tropicale) che ha acquistato potenza sul Mar Mediterraneo. Le immagini satellitari mostrano che questo tipo di perturbazione ha degli elementi comuni con i cicloni, ovvero la presenza dell’occhio attorno al quale ruota la spirale nuvolosa, ma non raggiungono la stessa intensità e si sviluppano ambienti più secchi, con meno presenza di umidità. Proprio per la loro origine geografica, si parla di medicanes, dall’unione delle parole Mediterraneo e hurricanes (uragani, in inglese). Nonostante i meteorologi siano a conoscenza dei fattori necessari perchè si sviluppi un medicane, la prevedibilità di questi eventi purtroppo è limitata, perchè condizionata da molti processi e fattori di incertezza.

Cambiamento climatico, dissesto idrogeologico ed eventi estremi
Eventi di questo genere fanno parte della storia meteorologica e climatica del nostro pianeta e già nel 1600 un missionario documentava la furia e le devastazioni prodotte dai tifoni nelle Filippine. Sia Haiyan sia la tempesta in Sardegna sono eventi rari, ma non del tutto eccezionali, dato che comunque sono avvenuti nel periodo dell’anno in cui solitamente si verificano questi fenomeni.
Purtroppo però, ciò che gli scienziati stanno riscontrando negli ultimi anni non è tanto un aumento della loro frequenza, ovvero quante volte si verificano durante l’anno, ma un aumento dell’intensità e della violenza con cui si abbattono queste perturbazioni eccezionali. A essere eccezionale non è l’evento in sè, ma l’aumento del numero di questi eventi molto violenti.
La causa di tale aumento, sia per Haiyan, sia per quanto accaduto in Sardegna, è da ricercarsi principalmente nei cambiamenti climatici in atto. Tempeste come l’uragano Sandy dell’anno scorso, o come Katrina, non sono più eventi rari ed eccezionali nella loro intensità, ma stanno quasi diventando la norma. Il quinto rapporto dell’IPCC (Interngovernmental Panel on Climate Change, l’ente scientifico delle Nazioni Unite che si occupa di studiare i cambianmenti climatici) conferma che gli eventi estremi saranno probabilmente più frequenti e più intensi.

Ma come vengono influenzati esattamente? I climatologi sostengono che i cambiamenti climatici possono farlo in tre modi. Innanzitutto, il riscaldamento globale causa un aumento del livello del mare, il quale a sua volta amplifica le onde di tempesta e le alluvioni associate ai cicloni, uragani e tifoni. In secondo luogo, il riscaldamento globale aumenta il contenuto di umidità dell’aria, causando più piogge e amplificando gli allagamenti durante gli uragani. Infine, un aumento di temperatura dell’acqua oceanica comporta un maggiore rilascio di energia che alimenta gli uragani.
Oltre all’intensificarsi dei fenomeni, un altro fattore particolarmente importante che riguarda gli eventi estremi è il dissesto idrogeologico delle aree in cui questi si abbattono. Il ciclone, o meglio il medicane, in Sardegna non è una novità nell’isola, tanto che in realtà gli episodi di grande criticità si sono verificati quasi annualmente negli ultimi 15 anni. Nello studio redatto dal Ministero dell’Ambiente nel 2008 “Il rischio idrogeologico in Italia”, il numero di comuni in Sardegna con rischio idrogeologico elevato è molto alto, 306 in tutto, pari all’81% del totale. La situazione meriterebbe quindi grande attenzione, ma purtroppo non se ne è tenuto abbastanza conto nella programmazione urbanistica e del territorio, ovvero nella redazione dei piani in cui viene stabilito dove e come si può costruire. Le aree costiere sarde sono state massicciamente urbanizzate, si è costruito troppo senza tenere abbastanza in considerazione le esigenze dell’area, anche con situazioni di abusivismo edilizio, a volte condonate da piani di “risanamento”. Anche se indirettamente, quindi, gli esseri umani stanno avendo un’influenza anche su questi eventi catastrofici; è molto importante conoscere e prendere atto di ciò che sta accadendo in modo da poter essere in grado di far fronte a queste emergenze prevedendole.

Prevenire è meglio che curare

Prevenire è meglio che curare! Quante volte abbiamo sentito questa frase per convincerci a fare qualcosa adesso, per poterne trarre un beneficio maggiore in seguito? Anche in questo caso, il proverbio non potrebbe essere più adeguato.
Ma si possono prevedere uragani, tifoni e cicloni? E cosa possiamo fare per evitare cure amare e dispendiose? Per quanto drammatiche e disastrose, le tempeste fanno parte della natura e non possiamo evitarle. Grazie però ai progressi della meteorologia possiamo conoscere con qualche giorno di anticipo e poco margine di errore l’arrivo di queste calamità naturali. Nelle aree a rischio è possibile operare una serie di interventi da realizzarsi prima e dopo l’evento, al fine di prevenire conseguenze molto drammatiche. Gli interventi di mitigazione si dividono in due grandi categorie: interventi strutturali, che puntano a ridurre la frequenza e la severità di un pericolo (come le azioni di manutenzione e consolidamento degli edifici o degli argini di un fiume ad esempio), e quelli non strutturali, che invece cercano di ridurre le conseguenze (come la predisposizione dei piani di intervento per aiutare la popolazione civile). Un esempio del successo di questa strategia riguarda proprio un’area frequentemente colpita dai cicloni, la regione di Orissa, nel nord est dell’ India. Il 29 ottobre 1999 un super ciclone colpì l’area con venti fino a 260 km/h, piogge torrenziali e inondazioni. I decessi e le persone ferite furono migliaia, centinaia di migliaia le case distrutte e i danni calcolati ammontarono a 4.5 miliardi di dollari. Considerando l’alto rischio cicloni dell’Orissa, davanti a un evento così disastroso e drammatico, le autorità decisero di intervenire per evitare che danni simili potessero ripetersi. Istituirono un piano di emergenza che riguardava interventi sia strutturali, sia non strutturali, come: la pianificazione di rotte di evacuazione, di rifugi adeguati e delle forniture di cibo, ma anche interventi per il mantenimento delle aree rurali e un limite di 500m allo sviluppo delle zone costiere. Il 13 Ottobre 2013 un ciclone di caratteristiche e potenza simili, il ciclone Phailin, ha messo alla prova questo intervento, con ottimi risultati: i danni calcolati sono scesi a 696 milioni di dollari e le vittime diminuite drasticamente.
Purtroppo, questi interventi a monte spesso sono molto costosi o non concretamente realizzabili, quindi qualsiasi azione spesso viene rimandata ed eseguita solo quando gli eventi si sono già verificati. Secondo Legambiente, la cifra erogata dallo Stato Italiano per la difesa del suolo è circa un terzo di quanto viene speso per le emergenze, con finanziamenti che riguardano interventi isolati sul territorio e non opere di prevenzione più estese. Negli ultimi anni la comunità scientifica sta studiando nuove soluzioni non strutturali a basso costo, che possono essere applicate sia nei paesi in via di sviluppo, sia in paesi sviluppati. Una di queste sono i sistemi di Early Warning, le cui prime applicazioni hanno restituito risultati soddisfacenti per la riduzione del rischio legato a tifoni, uragani e cicloni.

Caratteristiche dell’atmosfera

L’atmosfera è un involucro aeriforme che circonda la Terra, costituito da un miscuglio di gas: prevalentemente azoto, per un quinto ossigeno e piccole quantità di altri gas. L’atmosfera è trattenuta dalla forza di gravità e si estende per centinaia di kilometri, diventando sempre più rarefatta verso l’alto. In essa sono riconoscibili diversi strati sovrapposti, dalle caratteristiche diverse.
La troposfera è la parte più bassa dell’atmosfera: ha un’altezza media di circa 12 km (8 sui poli, 17 sull’Equatore). Comprende il 75% della massa di tutta l’atmosfera e quasi tutto il vapore acqueo presente nell’aria. Qui avvengono i principali fenomeni atmosferici: venti, nubi, precipitazioni ecc.
Nella stratosfera l’aria è sempre più rarefatta. Il vapore acqueo e il pulviscolo diminuiscono; perciò qui non si formano nuvole che diano precipitazioni. La temperatura della stratosfera aumenta verso l’alto a causa di uno strato di ozono che, assorbendo buona parte dell’energia proveniente dal Sole, si riscalda.
Nella mesosfera i gas diventano molto rarefatti e c’è un aumento percentuale di quelli più leggeri (idrogeno, elio). La mesosfera contiene un gran numero di ioni.
Nella termosfera l’aria è molto diversa da quella degli strati più bassi. La ionizzazione dell’aria è ancora più intensa, tanto che la termosfera viene detta anche ionosfera.
L’esosfera è la parte più esterna dell’atmosfera: le particelle gassose non sono più attratte dalla gravità terrestre e non partecipano più alla rotazione del pianeta.

L’aria contiene anche vapore acqueo, che si trova concentrato negli strati più bassi dell’atmosfera; esso proviene quasi interamente dall’evaporazione dell’acqua degli oceani.
L’atmosfera contiene anche delle polveri finissime, che provengono sia dalla superficie terrestre (come le ceneri degli incendi e delle eruzioni vulcaniche, le sabbie sottilissime, i fumi industriali ecc.), sia dallo spazio. Queste polveri costituiscono il cosiddetto pulviscolo atmosferico.
L’atmosfera non ha sempre avuto le sue caratteristiche attuali. Quando la Terra era formata di materiale fuso, a temperatura altissima, l’atmosfera primordiale (4,6 miliardi di anni fa) doveva essere ricca di idrogeno, metano, ammoniaca ed elio, e priva di azoto e ossigeno.

Il riscaldamento terrestre

Il Sole produce senza sosta una notevole quantità di energia e la emette sotto forma di onde elettromagnetiche. Di tutta questa energia, alla Terra perviene soltanto una porzione molto piccola, pari a circa mezzo miliardesimo del totale. La Terra assorbe le radiazioni che hanno attraversato l’atmosfera e si riscalda. Come conseguenza, emette anch’essa energia, sotto forma di calore.
Le radiazioni riemesse dalla Terra (verso l’alto) hanno una lunghezza d’onda maggiore di quelle che provengono direttamente dal Sole. La maggiore lunghezza d’onda fa sì che esse non riescano a riattraversare l’atmosfera, che le rimanda indietro, verso la superficie terrestre.
Questo comportamento dell’atmosfera viene solitamente chiamato effetto serra.
I responsabili dell’assorbimento del calore emesso dalla Terra – i cosiddetti gas serra – sono principalmente il vapore acqueo, l’anidride carbonica, gli ossidi di azoto e il metano. La presenza di questi gas nell’atmosfera fa sì che la temperatura superficiale della Terra sia attualmente circa 35 °C più alta di quella che si avrebbe in loro assenza.
L’atmosfera si riscalda più «dal basso» che direttamente ad opera dei raggi solari. Per questo motivo salendo in quota la temperatura dell’aria diminuisce.
La differenza tra la radiazione solare in entrata e quella terrestre in uscita costituisce il bilancio termico del pianeta.

La temperatura dell’aria dipende, oltre che dall’altitudine, da altri fattori geografici:
1. dall’inclinazione dei raggi solari che giungono alla superficie terrestre.
I fattori che determinano l’inclinazione dei raggi solari sono vari: astronomici (latitudine, stagione e ora del giorno) e topografici (pendenza del versante e sua esposizione).
2. dalla distribuzione delle terre emerse e dei mari.
Il fenomeno dipende dal fatto che terre e acque hanno un diverso comportamento termico: in genere, cioè, le rocce si riscaldano e si raffreddano più rapidamente di quanto faccia l’acqua.
3. dalla copertura vegetale (la vegetazione assorbe l’energia solare utilizzandola per le proprie funzioni vitali).
A. La radiazione solare penetra nell’acqua e propaga il calore anche in profondità, riscaldando moderatamente una grande massa d’acqua.
C. L’acqua si riscalda lentamente perché ha un elevato calore specifico.
D. La radiazione solare riscalda uno strato sottile delle terre emerse.
B. Il rimescolamento dell’acqua del mare rinnova continuamente lo strato superficiale e distribuisce il calore fino a profondità elevata.
E. Le terre emerse si riscaldano e si raffreddano più rapidamente perché hanno un basso calore specifico.
F. Sulle terre emerse non si verifica il rimescolamento dei materiali superficiali.

Inquinamento atmosferico e buco nell’ozonosfera

Le impurezze dell’aria (naturali o prodotte dalle attività umane) vengono trasportate dai venti. Perciò, gli effetti prodotti dalle sostanze inquinanti si fanno sentire anche a grande distanza dal luogo di immissione nell’atmosfera.
Una delle più preoccupanti forme di inquinamento atmosferico che interessa la Terra è l’aumento della percentuale di anidride carbonica (in formula CO2) contenuta nell’aria. Questo aumento è in parte dovuto alla combustione del carbone fossile e del petrolio, che aumenta sempre più, e in parte ai diboscamenti in varie zone del pianeta; la minore copertura vegetale riesce infatti ad assorbire (mediante la fotosintesi clorofilliana) meno anidride carbonica.
Come altri gas serra, l’anidride carbonica impedisce che le radiazioni infrarosse emesse dalla Terra si disperdano nello spazio. La Terra irradia quindi verso lo spazio meno energia di quanta ne assorba dal Sole.
Questo squilibrio energetico causa – gradualmente – il riscaldamento della Terra.

I clorofluorocarburi (o Cfc) sono, invece, i principali responsabili della riduzione della quantità di ozono nella stratosfera.
I clorofluorocarburi sono gas composti di cloro, fluoro e carbonio, usati – soprattutto in passato – nei sistemi refrigeranti, come i frigoriferi. Questi gas, una volta giunti nella stratosfera, assorbono i raggi ultravioletti e liberano gli atomi di cloro che contengono. Il cloro «attacca» le molecole di ozono, combinandosi con esse e liberando molecole di ossigeno.
Al contrario della molecola di ozono (formata da 3 atomi di ossigeno), la molecola di ossigeno (formata da 2 atomi di ossigeno) non è in grado di assorbire le radiazioni ultraviolette provenienti dal Sole. Un aumento delle radiazioni ultraviolette in arrivo sulla superficie terrestre potrebbe causare gravi danni all’uomo e soprattutto agli invertebrati e alle piante.

La pressione atmosferica e i venti

Anche l’aria ha un peso che grava sulla superficie terrestre, per via dell’attrazione gravitazionale che la «attira» verso il centro della Terra. Il rapporto tra il peso dell’aria e la superficie su cui essa grava si chiama pressione atmosferica.
La pressione atmosferica è espressa spesso in millimetri di mercurio (mmHg, dove Hg è il simbolo chimico del mercurio). In meteorologia si usa il millibar (mb). Nel Sistema Internazionale l’unità di pressione è il pascal (Pa).
La pressione atmosferica non è costante: in una stessa località varia da momento a momento; e, spostandosi sulla superficie terrestre, varia da luogo a luogo.
I fattori che determinano questi cambiamenti della pressione atmosferica sono tre.
1. La pressione diminuisce con l’altitudine.
2. La pressione diminuisce al crescere della temperatura dell’aria.
3. La pressione esercitata su una superficie da una massa di aria umida (cioè che contiene vapore acqueo) è minore di quella esercitata sulla stessa superficie da una massa di aria secca di pari volume.
Le differenze di pressione atmosferica danno origine ai movimenti di masse d’aria che chiamiamo venti. L’aria si muove sempre da un’area di alta pressione (o anticiclone, dove è più densa e quindi più pesante) a un’area di bassa pressione (o ciclone, dove è meno densa e meno pesante).

Ne sono esempi sia i movimenti d’aria su grande scala, i monsoni, sia quelli su piccola scala, le brezze.
Una causa dei sistemi di venti che coinvolgono regioni molto ampie è il diverso riscaldamento delle terre e dei mari. Ad esempio, nell’Oceano Indiano e nella fascia continentale che va dalle coste della Somalia a quelle della Cina orientale si hanno dei venti periodici chiamati monsoni.

I venti possono manifestarsianche su scala ridotta, e il meccanismodlostesso: l’aria si muove da zone dove la pressione è più alta a zone dove è più bassa.
In riva al mare, per esempio, durante il giorno le rocce si riscaldano più rapidamente dell’acqua e riscaldano maggiormente gli strati d’aria sovrastanti. Sulla terraferma si stabilisce, perciò, una condizione di bassa pressione, mentre sul mare la pressione è più alta. Ciò mette in movimento l’aria dal mare verso la terra (brezza di mare).
Di notte, invece, la terra si raffredda più rapidamente; gli strati d’aria presenti sulla terra diventano più freddi di quelli sull’acqua e quindi la pressione più alta si stabilisce sulla terraferma. L’aria si muove dalla terra verso il mare (brezza di terra).

La circolazione generale dell’aria

Mentre su scala locale i venti soffiano in modo irregolare e discontinuo, su scala globale si possono individuare alcune fasce ben delimitate, in cui essi spirano secondo direzioni prevalenti. Ad esempio, nell’emisfero boreale gli alisei sono venti che soffiano costantemente da Nord-Est verso Sud-Ovest, mentre i venti occidentali spirano alle medie latitudini da Sud-Ovest verso Nord-Est.
Analoghi sistemi di venti costanti esistono anche nell’emisfero australe della Terra.

Mentre le traiettorie dei venti che spirano alle basse quote sono notevolmente influenzate dall’attrito con la superficie terrestre, mano a mano che si sale in quota gli effetti dell’attrito si fanno sentire sempre meno e – sopra ai 3000-5000 metri di altitudine – i venti spirano con grande regolarità e costanza.
Un sistema di correnti occidentali è presente in entrambi gli emisferi; è maggiormente intenso sopra le zone temperate della Terra. Qui si hanno rapidissimi flussi d’aria spessi alcuni kilometri e larghi oltre 500 km: a questi venti, che raggiungono velocità di 500 km/h, è stato dato il nome di correnti a getto.
In ogni emisfero esistono: la corrente a getto subtropicale, localizzata in una fascia compresa tra i 25 e i 35° di latitudine, e la corrente a getto del fronte polare, che si trova invece a una latitudine di circa 60°.

L’umidità dell’aria e le nuvole

Il vapore acqueo è uno dei componenti più importanti dell’atmosfera. È presente in quantità molto variabili, a seconda dei periodi dell’anno e delle diverse regioni della Terra.
L’umidità assoluta è la quantità di vapore acqueo (in grammi) che si trova in 1 m3 d’aria. Essa aumenta con l’aumentare della temperatura.
L’aria non può contenere una quantità illimitata di vapore acqueo: giunta alla quantità massima possibile, si dice che è satura.
Come l’umidità assoluta, anche il quantitativo di saturazione di vapore acqueo dipende dalla temperatura: più essa è alta, più vapore può essere contenuto in un volume d’aria.

L’umidità relativa è il rapporto tra l’umidità assoluta e il limite di saturazione (cioè l’umidità «massima» a una certa temperatura). L’umidità relativa si esprime in percentuale, secondo la formula:
umidità relativa = umidità assoluta / umidità massima X 100.
L’umidità relativa dell’aria satura è del 100%.

Quando la temperatura di una massa di aria ricca di vapore acqueo diminuisce, il vapore condensa.
Ad esempio, quando una massa d’aria umida incontra una montagna, per superarla è costretta a salire. Salendo, viene a trovarsi a pressioni minori e quindi si espande. L’espansione fa diminuire la temperatura dell’aria, e il vapore acqueo in essa contenuto condensa. Sul versante di salita si formano le nuvole e spesso piove.
Causa dello spostamento verso l’alto può essere anche l’incontro con un’altra massa d’aria più densa che si incunea sotto la prima.

La condensazione è il passaggio dell’acqua dallo stato aeriforme a quello liquido. Se la temperatura è molto bassa, il vapore passa direttamente allo stato solido (sublimazione).
Il risultato di questi processi è la formazione di goccioline liquide, del diametro di circa 1/100 di mm, o di microscopici aghi di ghiaccio.

A causa della loro leggerezza, le goccioline d’acqua e gli aghetti di ghiaccio rimangono sospese nell’aria e formano le nebbie e le nuvole.
Le nuvole si formano a partire da qualche centinaio di metri dal terreno e sono in gran parte contenute entro il limite superiore della troposfera.
Le nuvole hanno un aspetto molto vario: possono essere diverse per forma, per colore e per dimensioni.

Le precipitazioni meteoriche

Le nuvole sono composte da goccioline d’acqua (o aghetti di ghiaccio) che si muovono di continuo verso il basso ma evaporano appena incontrano strati d’aria più caldi.
Quando le goccioline d’acqua (o le particelle di ghiaccio), raggiungono dimensioni tanto grandi da non poter più essere sostenute dall’aria, hanno luogo le precipitazioni.
Le precipitazioni più comuni e frequenti sono in forma liquida, come pioggia; ma alle medie e soprattutto alte latitudini anche quelle solide (neve e grandine) non sono rare.

La distribuzione delle precipitazioni sulla superficie terrestre non è uniforme. La piovosità tende a diminuire con la latitudine, come accade per la temperatura.
La distribuzione geografica delle precipitazioni viene rappresentata sulle carte mediante le isoiete, cioè le linee ideali che uniscono tutti i luoghi che ricevono la stessa quantità media di precipitazioni in un anno, oppure nei singoli mesi.
Le piogge acide sono precipitazioni contaminate dall’immissione di ossidi di zolfo e di azoto nell’atmosfera. Questi ossidi, venendo a contatto con l’aria umida, si trasformano in acidi, rispettivamente in acido solforico e acido nitrico. Quando le goccioline d’acqua si riuniscono per formare la pioggia, gli acidi si mescolano all’acqua e ne derivano le piogge acide.
I serbatoi naturali di acqua, come i laghi e i fiumi, vengono acidificati. Gli organismi che vi vivono subiscono gravi danni. Anche la vegetazione viene danneggiata.
Anche edifici e monumenti artistici possono essere alterati dalle piogge acide.

Le perturbazioni atmosferiche

Oltre alle alte e basse pressioni permanenti, alle quali si associano condizioni meteorologiche relativamente stabili, esistono anche anticicloni e cicloni temporanei, che sono responsabili di frequenti mutamenti del tempo.
Gli anticicloni determinano condizioni di «bel tempo». Infatti, a causa della pressione più elevata, l’aria – più densa – si muove verso il basso e verso l’esterno, e abbassandosi si riscalda; quindi, la sua umidità relativa diminuisce e non si formano nuvole.
I cicloni danno invece luogo a movimenti dell’aria dall’esterno verso il centro (dove essa risale) e causano il raffreddamento dell’aria e la formazione di nuvole e precipitazioni. Perciò essi vengono chiamati anche perturbazioni atmosferiche.
Le perturbazioni atmosferiche più rilevanti sono costituite dai cicloni extratropicali (le «nostre» perturbazioni) e dai cicloni tropicali.
I cicloni extratropicali sono perturbazioni di grande estensione dovute all’incontro, a bassa quota, di due masse d’aria: una fredda e secca, proveniente dalle zone polari, e una calda e umida, proveniente dalle zone tropicali.
Si muovono da Ovest a Est, spinti dai venti occidentali, con velocità di un migliaio di kilometri al giorno.
I cicloni tropicali sono aree di bassa pressione molto pronunciata, con estensione meno ampia di quella dei cicloni extratropicali.
I cicloni tropicali interessano le regioni situate in due fasce comprese all’incirca tra i 5° e i 30° di latitudine, sia a Nord che a Sud dell’Equatore e possono causare danni enormi. Si spostano dalla zona di formazione, muovendosi da Est verso Ovest, spinte dagli alisei.

Ancora più violenti dei cicloni tropicali, ma molto meno estesi (circa 200 m di diametro), sono i tornado, o trombe d’aria.
I tornado si formano di solito da una nube temporalesca e hanno l’aspetto di lunghi e stretti vortici, a forma di imbuto, che dalla nube raggiunge il suolo o il mare.
Nel tornado l’aria si muove a spirale, dal basso verso l’alto, attorno a un asse verticale o inclinato di pochi gradi. Il «risucchio» è fortissimo e solleva dal suolo tutto ciò che incontra.
Le previsioni del tempo
Le stazioni meteorologiche misurano di continuo la temperatura, la pressione, l’umidità, le precipitazioni, i venti.
Per rappresentare la distribuzione della pressione atmosferica sulla superficie terrestre si usano le carte delle isobare.
Le isobare sono le linee chiuse (ideali) che uniscono i punti della superficie terrestre che hanno la stessa pressione.
Le isobare delimitano zone dove la pressione è più alta da altre dove la pressione è più bassa: le zone di alta pressione (A nella carta) sono chiamate anticicloni, o aree anticicloniche; le zone di bassa pressione (B) sono chiamate cicloni, o aree cicloniche.

Queste carte permettono di individuarelo sviluppo dei venti.
La velocità del vento si misura con gli anemometri.
I valori misurati dalle stazioni meteorologiche vengono raccolti dagli Uffici Meteorologici, dove vengono rielaborati al computer e utilizzati per disegnare altri tipi di carte: le carte sinottiche.
Le carte sinottiche sono carte tematiche che riguardano in modo specifico gli elementi meteorologici come la temperatura, la pressione, i venti, l’umidità, le precipitazioni ecc.). Tramite queste carte vengono visualizzate le previsioni del tempo.

Conoscere la meteorologia

La meteorologia è la scienza che studia i fenomeni atmosferici, come le nubi, i venti, le precipitazioni e i processi che li producono. Non deve essere confusa con la climatologia, che studia la distribuzione dei fenomeni atmosferici alla scala dell’intero pianeta nell’arco di diversi anni e le variazioni che si sono succedute nel tempo.
Tutti i fenomeni meteorologici si originano nell’atmosfera, in particolare nei suoi strati più bassi, la troposfera e la tropopausa, che sono a diretto contatto con la superficie terrestre. Per comprendere questi fenomeni è necessario anche studiare le interazioni tra atmosfera, superficie terrestre, oceani, biosfera, l’uomo e le sue attività.
Lo scopo più evidente della meteorologia è la previsione del tempo, ma la meteorologia è una scienza molto complessa, che integrandosi con la climatologia cerca di comprendere i meccanismi dell’atmosfera attraverso modelli e studiando come il clima si modifica, sia per cause naturali che per cause antropiche.
Che cosa è la meteorologia
Un po’ di fisica dell’atmosfera
L’atmosfera è la parte più densa dell’involucro gassoso che avvolge il nostro pianeta. Grazie al peso e alle proprietà di comprimibilità dei gas, tutta l’atmosfera si trova in uno stato di equilibrio idrostatico: questo determina una stratificazione orizzontale, a “strati” concentrici, delle superfici di uguale pressione (superfici isobariche) e di uguale densità, ma anche di altre grandezze, come la temperatura, l’umidità o il grado di ionizzazione. Gli strati di maggior interesse per la meteorologia sono la troposfera e la tropopausa, che insieme si innalzano per circa 26 km: è qui che si producono tutti i fenomeni meteorologici.
I principali parametri atmosferici che è necessario conoscere per studiare gli eventi meteorologici sono la quantità di energia termica che giunge sulla Terra (le temperature del suolo e dell’aria), la pressione atmosferica e l’umidità che l’aria contiene.
L’irraggiamento solare
Dal Sole arriva sulla Terra una grande quantità di calore, che si trasmette attraverso gli strati dell’atmosfera. Solo una parte dell’irraggiamento solare giunge sulla superficie terrestre : il 34% dell’irraggiamento solare viene riflesso nello spazio dall’atmosfera, dalle nubi e dalla superficie della Terra. Del rimanente 66%, il 19% viene assorbito dal vapore acqueo, dalle nubi e dallo strato di ozono e soltanto il 47% in media viene assorbito dalla superficie terrestre. L’energia solare giunge al suolo prevalentemente sotto forma di raggi ultravioletti, che attraversano facilmente l’atmosfera e vengono poi assorbita dal suolo, il quale, riscaldandosi a sua volta, restituisce l’energia sotto forma di radiazione infrarossa, a maggior lunghezza d’onda, ma più calorifica. L’irraggiamento infrarosso a sua volta viene assorbito dall’atmosfera, che si riscalda: l’atmosfera si comporta in pratica come i vetri di una serra, che lasciano passare i raggi ultravioletti e trattengono quelli infrarossi.
Diversi comportamenti
Se l’aria è secca, la maggior parte dell’irraggiamento solare raggiunge il suolo, il quale si riscalda e a sua volta, con un meccanismo di conduzione, riscalda l’aria con la quale è a contatto. L’aria riscaldata cede a sua volta calore all’aria circostante, con un meccanismo di convezione e in questo modo il calore del Sole si ridistribuisce in tutta l’atmosfera.
Le cose funzionano diversamente se l’aria è umida: il vapore acqueo, infatti, è in grado di assorbire direttamente maggiori quantità di radiazione solare, riscaldandosi. In questo modo, l’atmosfera viene riscaldata direttamente dall’irraggiamento solare e a sua volta cede calore al terreno con cui viene a contatto. Anche il pulviscolo atmosferico si comporta allo stesso modo, come pure l’anidride carbonica, il metano e quelli che sono generalmente chiamati i “gas serra”. Così come assorbono il calore proveniente dal Sole, allo stesso modo questi componenti dell’atmosfera impediscono al calore che si libera dal suolo sotto forma di radiazione infrarossa di allontanarsi, contribuendo così a riscaldare gli strati più bassi dell’atmosfera, con quello che è ormai conosciuto come “effetto serra”. Questa proprietà è facilmente osservabile durante la notte: tutti noi sappiamo che, osservando un cielo invernale scintillante di stelle, ci dovremo aspettare una notte fredda, con possibilità di gelate notturne, mentre una serata con cielo nuvoloso sarà sicuramente più calda. L’effetto serra è quindi un meccanismo del tutto naturale: ciò che non è naturale è la grande quantità di gas “serra” che l’attività dell’uomo sta immettendo nell’atmosfera.
Energia distribuita in modo ineguale
La quantità di energia solare che giunge alla superficie terrestre dipende da diversi fattori, tra cui il più importante è l’angolo tra la direzione dei raggi solari e la superficie stessa: tanto maggiore sarà quest’angolo, tanto maggiore sarà l’energia termica che giunge al suolo per unità di superficie. Teoricamente l’angolo di incidenza dei raggi solari dovrebbe essere massimo all’Equatore, ma, a causa dell’inclinazione dell’asse terrestre, varia nel corso dell’anno ed è massimo nella fascia compresa tra i due Tropici. L’angolo di incidenza diminuisce con l’aumentare della latitudine: per questo motivo, alle basse latitudini le temperature sono mediamente più alte che a latitudini più elevate.
L’inclinazione del piano dell’orbita terrestre e la sua ellitticità, insieme all’inclinazione dell’asse di rotazione terrestre sono quindi la causa delle differenze tra le varie zone climatiche della Terra, dell’alternarsi delle stagioni e delle variazioni meteorologiche ad esse associate.
La pressione atmosferica
In ogni punto della Terra, la pressione atmosferica è pari al peso della colonna d’aria che “pesa” sulla superficie terrestre. Questo è vero a qualsiasi quota, ma il 99% della massa dell’atmosfera è concentrata nei primi 32 km.
Le variazioni di pressione a livello del mare non superano di solito il 4% del valore medio normale (che è di 1013 millibar): valori più bassi (fino a 900 millibar) si possono registrare nell’occhio di cicloni tropicali. Se si eccettuano piccole variazioni locali, la densità e la pressione atmosferiche descrescono verso l’alto seguendo una curva esponenziale fino a una quota di circa 100 km, dove raggiungono un valore pari a un milionesimo del valore al livello del mare.
La pressione atmosferica non è distribuita uniformemente nell’atmosfera, perchè dipende da diversi fattori, tra i quali la temperatura (l’aria calda si dilata ed è quindi più leggera) e dall’umidità (poichè il vapore acqueo è più leggero dell’aria, l’aria umida è più leggera di quella secca). La pressione atmosferica risulta perciò più elevata nelle regioni polari, dove l’aria è più fredda e più secca, e meno elevata nelle regioni equatoriali, dove le temperature e l’umidità dell’aria sono più elevate. La pressione atmosferica subisce inoltre variazioni giornaliere comparabili al fenomeno delle maree.
L’unità di misura della pressione atmosferica
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A livello del mare, la densità dell’aria è di circa 1,3 g/dm e decresce esponenzialmente con la quota. Sempre a livello del mare, la pressione atmosferica, e quindi il peso dell’aria soprastante, è pari a 1.033 g/cm . Questo peso equivale alla pressione di 1 atmosfera (atm), cioè al peso di una colonnina di mercurio alta 760 mm e della sezione di 1cm . In meteorologia, questa unità “storica” di misura della pressione non viene più utilizzata. Il millibar (mb) è l’unità normalmente utilizzata e corrisponde ad una forza di 1.000 dine/cm : una dina è la forza che applicata ad una massa di 1g produce un’accelerazione di 1cm/sec2. Un milione di dine/cm2 corrisponde a una baria, e il millibar, a sua volta, è la millesima parte di una baria. Recentemente, con l’adozione nel 1974 del Sistema Internazionale, la pressione andrebbe, più correttamente, espressa in Pascal (Pa). 1 Pa corrisponde a 1Newton/m2, 1 atm è pari a 100.000 Pa, ovvero a 1.013 millibar: poichè il Pascal è un’unità troppo piccola, in meteorologia si usano gli ettoPascal (hPa), pari a 100 Pa.
Zone calde, zone fredde
La temperatura minima sulla superficie terrestre si registra all’alba, la massima tra le 15 e le 16. La media matematica tra le due dà la temperatura media diurna. Dalla media delle temperature diurne mensili si ricava la media mensile e dalla media delle medie mensili si ricava la temperatura media annua. La temperatura media annua della superficie terrestre è di circa 15°C, ma le variazioni locali sono molto grandi, con escursioni termiche giornaliere e stagionali e differenze notevoli da un punto all’altro della Terra. Le temperature più basse mai registrate sono state misurate nella stazione antartica di Vostok (- 91,5°C), mentre le più alte nella Valle della Morte in California (+ 55,6°C).

La temperatura dell’atmosfera varia anche verticalmente, passando dai 15°C della superficie terrestre ai -57 C della parte più alta della tropopausa.
La temperatura atmosferica dipende in primo luogo dalla latitudine, a causa della differente inclinazione con cui i raggi solari raggiungono il suolo. Per questo si distinguono diverse zone termiche: la zona torrida, compresa tra il Tropico del Cancro e il Tropico del Capricorno, due zone temperate, nei due emisferi, comprese tra i tropici e i circoli polari e due zone polari, a latitudini superiori ai circoli polari artico e antartico.
Molte influenze
La temperatura dipende anche da molti altri fattori, come l’altitudine, la posizione delle terre emerse e dei mari circostanti, l’esposizione al sole, la copertura vegetale, i venti prevalenti, la natura del terreno, ecc…
In particolare, poichè dipende in gran parte dall’irraggiamento terrestre, la temperatura diminuisce con l’altitudine, con un gradiente verticale medio di circa 0.6°C ogni 100 m di quota: per questo salendo in quota le temperature sono via via più basse.
Importante è la vicinanza di grandi masse d’acqua, come mari o grandi laghi: per la maggior inerzia termica dell’acqua, in prossimità di grandi corpi idrici il clima è più mite in inverno e più fresco in estate. Le correnti marine, inoltre, possono contribuire direttamente, portando masse d’acqua calda in luoghi freddi e viceversa, modificando le temperature locali: si pensi, un esempio per tutti, agli effetti della calda Corrente del Golfo sulle fredde coste atlantiche dell’Europa del Nord. La lontananza dal mare invece ha come effetto una grande escursione termica tra l’estate, molto calda, e l’inverno, molto rigido, tipica delle zone continentali lontane dal mare: un esempio è la località di Verkhojansk in Siberia dove si registrano le più grandi escursioni termiche stagionali, con temperature di – 68C in inverno e di + 3 0C in estate.
Anche il tipo di terreno e la copertura vegetale contribuiscono a variare localmente la temperatura, in funzione della cosiddetta albedo, cioè la capacità di riflettere la luce solare. L’albedo varia dal 5% della superficie del mare al 5-15% delle foreste, al 15-20% dei campi coltivati, al 50-70% dei ghiacciai, all’80-90% della neve fresca. La vegetazione contribuisce a determinare la temperatura locale anche producendo vapore acqueo, che assorbe la radiazione nella banda dell’infrarosso.
Anche la trasparenza dell’aria è un fattore importante: la minor trasparenza può impedire alla radiazione infrarossa irraggiata dal suolo di disperdersi, determinando un aumento di temperatura, o, al contrario, può impedire alla radiazione solare di giungere al suolo, determinando un raffreddamento. La trasparenza dell’aria dipende dal suo contenuto in gas come CO2, vapore acqueo, sostanze inquinanti come anidride solforosa e solforica e dal pulviscolo atmosferico.
Il gradiente termico verticale
La temperatura dell’aria diminuisce di circa 0.6°C ogni 100 m di quota , valore che è considerato il normale gradiente termico negli strati più bassi dell’atmosfera, ma vi possono essere delle variazioni locali. In particolare, quando masse d’aria si spostano verticalmente possono trovarsi in una situazione di disequilibrio con la temperatura dell’aria circostante, determinando zone anomale più fredde o più calde.
A volte si possono verificare situazioni di cosiddetta inversione termica, quando la temperatura, invece che diminuire con l’altezza, aumenta salendo di quota.
Questa situazione si può verificare, per esempio, quando parecchi giorni di tempo bello e stabile tendono a far stratificare l’aria in base alla densità, con l’aria più fredda e pesante a contatto con il suolo e l’aria calda più leggera in quota: questo fenomeno si verifica frequentemente in inverno sulla Pianura Padana, dove produce nebbie estese e persistenti. Inversioni termiche si possono anche verificare in valli poco ventilate, come, per esempio, la Valtellina, disposta perpendicolarmente ai venti prevalenti, dove l’aria si stratifica con l’aria più fredda nel fondovalle. Ancora, un’inversione termica si può creare quando una massa d’aria fredda si incunea al di sotto di una massa d’aria più calda. come accade in corrispondenza del fronte freddo di una perturbazione. Al di sopra delle grandi città, una situazione di inversione termica può impedire la dispersione delle sostanze inquinanti, dando origine allo smog: non a caso gli allarmi per il superamento delle soglie di inquinamento nelle nostre grandi città sono più frequenti in inverno. La parola smog deriva dai termini inglesi smoke (fumo) e fog (nebbia): si tratta infatti di una miscela di gocce d’acqua e particelle solide (in genere costituite da polveri e residui di combustione).

Isobare e isoterme
Per poter rappresentare le pressioni e le temperature dell’atmosfera al suolo e in quota nei vari punti della Terra, si realizzano apposite carte.
La carta delle isobare rappresenta la distribuzione delle pressioni. Dal greco isos, uguale, e baros, peso, di uguale pressione, le linee isobare sono linee che uniscono tra loro punti di uguale pressione atmosferica, in modo analogo alle linee isoipse (di ugual quota) che si usano per rappresentare i rilievi su una carta topografica. Poichè la pressione di una massa d’aria dipende dalla sua quota e dalla temperatura, per poter confrontare tra loro i valori di pressione in diverse zone a diverse quote e a diverse temperature, è necessario “uniformare” i dati, prima di riportarli in carta. Con opportune tabelle di conversione, le pressioni vengono riportate al livello del mare e alla medesima temperatura, che per convenzione è di 0°C, e soltanto dopo questa operazione fondamentale vengono riportate sulle carte. Le carte delle isobare sono uno strumento fondamentale per la meteorologia, perchè permettono di individuare zone a maggior o minor pressione, che tanta importanza rivestono nel determinare la circolazione atmosferica.
Per meglio rappresentare l’andamento delle pressioni in quota, invece, si utilizzano carte delle isoipse, che mostrano l’andamento in quota, rispetto al livello del mare, della superficie di un dato valore di pressione (di solito i 500 mb), in modo del tutto analogo ad un rilievo topografico, dove le isoipse sono riferite alla superficie terrestre.
Allo stesso modo, si possono costruire carte delle isoterme, cioè delle linee che uniscono tra loro punti di uguale temperatura. Anche in questo caso, prima di costruire la carta, occorre eliminare l’effetto dell’altitudine e riportare i dati al livello del mare.
Molto utile sia per l’analisi del clima che per le previsioni del tempo è il confronto tra carte delle isobare (al suolo e in quota) e delle isoterme realizzate in diverse ore della giornata e in diversi periodi dell’anno.
L’umidità
L’umidità atmosferica è la quantità di vapore acqueo contenuta nell’aria. Rappresenta una percentuale piccolissima dell’acqua presente sulla Terra (circa lo 0.01%), ma è molto importante per il suo ruolo svolto nel ciclo dell’acqua (vedi sezione aria e acqua). E’ attraverso l’umidità atmosferica che l’acqua si muove, passando dagli oceani e mari alla terraferma: quasi tutto il vapore acqueo presente in atmosfera si origina infatti per evaporazione delle acque oceaniche e marine, e il contributo di specchi d’acqua continentali e dell’evapotraspirazione di terreno e vegetazione è molto piccolo. L’umidità atmosferica non è distribuita uniformemente, ma varia moltissimo nelle diverse regioni della Terra: osserviamo così regioni dove l’umidità atmosferica è molto elevata, e altre in cui l’aria è secca e priva di vapore acqueo, come nelle regioni desertiche.
Umidità assoluta e relativa
L’umidità assoluta viene misurata pesando i grammi di vapore acqueo contenuti in 1 m3 di aria. Questa, tuttavia, non è una grandezza molto utile in meteorologia: è più importante sapere quanta acqua è possibile potenzialmente ricavare sotto forma di pioggia da una data quantità di aria. Per questo si utilizza un altro parametro, l’umidità relativa.
Ad una certa temperatura e ad una certa pressione, l’aria può contenere un determinato quantitativo di vapore acqueo: raggiunto questo quantitativo, l’aria diviene satura di vapore e ogni piccola variazione di pressione o di temperatura o ogni aggiunta di altro vapore rendono l’aria sovrassatura: il vapore acqueo in eccesso condensa sotto forma di piccole gocce d’acqua liquida. Per un determinato contenuto di vapore acqueo ad una certa pressione, la temperatura alla quale si verifica condensazione si dice temperatura di condensazione o punto di rugiada. L’umidità relativa è il rapporto percentuale tra la quantità di vapore presente nell’aria e la quantità di vapore necessaria, alla stessa temperatura, per rendere l’aria satura di vapore. Un’umidità relativa del 100% indica che l’aria è satura di vapore e quindi prossima a condensare il vapore acqueo sotto forma di gocce d’acqua: dal punto di vista meteorologico, si tratta di una situazione potenzialmente favorevole alle precipitazioni. Al contrario, un’umidità relativa bassa indica aria secca e poco favorevole a determinare precipitazioni.
Umidità e temperatura
La quantità di vapore che l’aria può contenere dipende moltissimo dalla sua temperatura: tanto più l’aria è calda, tanto maggiore è il quantitativo di vapore acqueo che può contenere. Raffreddando una massa d’aria, questa diviene sovrassatura e il vapore condensa sotto forma di microscopiche gocce d’acqua. Di questo ci possiamo rendere conto osservando il comportamento dell’aria che espiriamo: il nostro respiro contiene una certa percentuale di vapore acqueo, che, alla temperatura di 37°C (quella del nostro co rpo) è lontana dal punto di saturazione. Se respiriamo in ambiente freddo, l’aria espirata si raffredda, diviene sovrassatura e il vapore contenuto in eccesso condensa sotto forma di piccole gocce d’acqua (che noi erroneamente chiamiamo “vapore”, ma in realtà si tratta di acqua liquida: il vapore acqueo è un gas trasparente, incolore e invisibile). Se espiriamo in ambiente caldo, invece, questo fenomeno non si verifica, anche se la quantità di vapore contenuta nell’aria espirata è sempre più o meno la stessa.
Precipitazioni
Pioggia
Le precipitazioni comprendono tutti i tipi di apporti di acqua, allo stato liquido o solido, che cadono o si formano sulla superficie terrestre.
Si distinguono precipitazioni dirette, come la pioggia, la neve, la grandine, e le precipitazioni occulte, come la rugiada e la brina, che non provengono dalle nubi, ma si formano direttamente al contatto con la superficie terrestre.
Le precipitazioni liquide, o pioggia, si verificano quando le gocce d’acqua presenti in una nube si ingrossano progressivamente fino divenire troppo pesanti per rimanere nella nube e cadono quindi al suolo.
I meccanismi per cui le gocce di nube si ingrossano sono molteplici: per assorbimento di acqua in un’atmosfera sovrassatura, e, soprattutto, per coalescenza tra gocce che cadono e si urtano tra loro. Il limite tra gocce di nube e gocce di pioggia è intorno ai 100 micron, ma le gocce di pioggia sono in genere molto più grandi, fino a oltre 2000 micron.<
Neve
I fiocchi di neve sono aggregati di cristalli che si sono formati nelle nuvole direttamente dalla condensazione del vapore, a temperatura inferiore a 0°C. Diversamente da quel lo che si potrebbe pensare, non bastano vapore acqueo e basse temperature per formare un cristallo di neve. Ciò che non può mancare è la polvere, senza la quale le molecole di vapore acqueo non riescono ad aggregarsi per formare i cristalli di neve. Un cristallo appena formato ha forma di colonna a base esagonale. Poi, catturando altre molecole d’acqua, cambia aspetto e assume una delle infinite e svariate forme che esistono in natura. In alcuni casi il cristallo cresce più in altezza che in larghezza, dando vita a cristalli a forma di ago. Per altri accade il contrario e si formano cristalli piani esagonali. Dai sei spigoli del prisma esagonale di partenza possono crescere altrettanti bracci che poi si ramificano, originando forme spettacolari (crescita dendritica). Ogni cristallo ha una sua storia: dal punto in cui si origina fino al momento in cui cade, attraversa zone diverse dell’atmosfera, in cui variano temperatura e umidità, i principali fattori che influenzano la forma del cristallo. Inoltre, ogni cristallo è formato da miliardi di molecole d’acqua che si aggregano in maniera imprevedibile. E’ per questo che ha senso dire che non esistono due cristalli uguali!
Fiocchi di neve: gli spazzini dell’aria
Molti sono gli scienziati che hanno dedicato le loro ricerche ai cristalli di neve. Uno fra i primi è stato Cartesio, con la pubblicazione di un trattato sulla loro morfologia. Oggi non sono ancora del tutto chiari i meccanismi di formazione dei cristalli. Non è ancora chiaro perchè le molecole di vapore acqueo si aggreghino al cristallo già esistente privilegiando, a seconda della temperatura e dell’umidità, le pareti del prisma, le sue basi o i suoi spigoli. Il principale obiettivo degli scienziati è capire come mai la neve risulta essere il miglior “spazzino” dell’aria. Di tutte le sostanze inquinanti che si depositano al suolo, ben il 90% sono intrappolate dai cristalli e dai fiocchi di neve. Queste sostanze rappresentano i nuclei di aggregazione della neve: vengono inglobate all’interno del cristallo al momento della formazione e di depositano al suolo insieme alla neve. Alcuni scienziati pensano che la comprensione di questi meccanismi potrebbe essere utile per costruire dei filtri anti inquinamento più efficienti di quelli attuali.
Grandine
Associata a nubi temporalesche, la grandine è costituita da masse tondeggianti di ghiaccio. Ogni chicco è formato da centinaia di cristalli di ghiaccio, in strati alternativamente trasparenti e lattiginosi, a causa della presenza di bolle d’aria. I cristalli trasparenti si formano lentamente nelle regioni inferiori di un cumulonembo, caratterizzate da temperature più elevate, mentre i cristalli opachi sono tipici delle zone più alte, dove le temperature più basse causano la rapida formazione di cristalli che crescendo velocemente intrappolano bolle d’aria. La stratificazione alternata in ogni chicco indica che le forti correnti verticali e le turbolenze presenti all’interno di un cumulonembo possono trasportare i chicchi da una regione all’altra della nube, prima che questi cadano al suolo. In Italia le dimensioni dei chicchi di grandine non superano in genere qualche cm, ma in Paesi tropicali i chicchi di grandine possono raggiungere dimensioni di oltre 10 cm, fino ad un massimo di 20 cm!
Nebbia
La nebbia è una nube poco densa e di modesto spessore che si forma a contatto con il suolo, in condizioni meteorologiche particolari. In genere le gocce d’acqua di nebbia sono più piccole e meno numerose di quelle di nube, per questo la nebbia appare meno densa e più trasparente di una nube.
Le nebbie si generano quando vi è una differenza di temperatura tra il terreno e l’aria sovrastante. Le nebbie di radiazione si formano dopo il tramonto, quando la temperatura del suolo diminuisce, provocando il raffreddamento lento anche dell’aria sovrastante. Se la temperatura scende al di sotto del punto di rugiada, si forma la nebbia. In genere, la formazione di nebbie è favorita dalla presenza di specchi d’acqua, che forniscono vapore acqueo all’aria, rendendola più umida.
Le nebbie di advezione si formano invece quando il vento porta aria umida e calda al di sopra di terre più fredde, o, al contrario, quando aria fredda permane al di sopra di una specchio d’acqua più caldo: tipiche sono le nebbie che si formano sul Mare del Nord, dove l’aria umida e calda che si muove seguendo la Corrente del Golfo viene a contatto con le acque fredde del Mare del Nord, oppure lungo le coste del Perù e dell’Ecuador, dove, al contrario, la nebbia si forma per contatto tra le fredde acque della corrente di Humbold e l’aria calda e umida equatoriale. Con un meccanismo simile si formano anche le nebbie costiere, che si formano al mattino lungo le coste e si dissolvono rapidamente nel corso della mattinata.
Le nebbie persistenti tipiche della stagione invernale della Pianura Padana sono dovute invece alla discesa di aria fredda in un’area anticiclonica: se al suolo si trova aria umida, per la presenza di specchi d’acqua o per l’umidità del terreno (per esempio, i terreni umidi delle risaie), l’umidità atmosferica condensa a dare nebbie fitte che persistono fino a che permane la situazione di alta pressione.
Rugiada
Quando il suolo disperdendo calore per irraggiamento raggiunge la temperatura di rugiada, nell’aria con la quale è a diretto contatto si produce condensazione, che deposita gocce d’acqua direttamente sul suolo e su tutto ciò con cui l’aria è a contatto, formando la rugiada.
La rugiada fornisce un quantitativo d’acqua che in situazioni particolari può essere importante: anche in assenza di precipitazioni dirette, la vegetazione riceve comunque un apporto idrico sufficiente ai suoi processi vitali. Si parla, per questo, di precipitazioni occulte, cioè non direttamente visibili. Non è facile valutarne i quantitativi, ma di queste precipitazioni si deve tenere conto nello stilare il bilancio ideologico e nel ciclo dell’acqua. La rugiada infatti viene in parte assorbita dal terreno, in parte evapora durante la giornata, ritornando a far parte del ciclo idrologico. Questo tipo di apporto idrico è fondamentale per la sopravvivenza di piante e animali in zone aride e semidesertiche.
Brina
La brina si forma a temperature al di sotto degli 0°C, per congelamento della rugiada o per precipitazione diretta di piccoli aghi di ghiaccio.
La galaverna, termine dialettale tipico del Nord Italia, è una forma particolare di brina, caratterizzata da grossi cristalli aghiformi di ghiaccio che, a volte anche trasportati dal vento, ricoprono ogni superficie, seguendone i dettagli più minuti, come, per esempio, steli d’erba, ramoscelli, cavi elettrici e antenne.
Anche la brina appartiene alla categoria delle precipitazioni occulte. Può fondere ed evaporare nel corso della giornata, oppure può rimanere al suolo per diversi giorni, a seconda delle temperature. Se la brina si deposita sulla neve e viene successivamente ricoperta da una nuova nevicata, si può formare all’interno del manto nevoso un livello di cristalli di ghiaccio poco coerenti, che può favorire il distacco di valanghe a lastroni.
Il tempo
Il tempo in senso meteorologico indica l’insieme di fenomeni atmosferici che si verificano in un certo momento in un’area della Terra. Vi sono fenomeni a carattere strettamente locale, limitati a zone estremamente ristrette, e fenomeni che coinvolgono intere regioni. I fenomeni atmosferici sono caratterizzati da una estrema variabilità e piccole variazioni locali possono contribuire a far evolvere il tempo verso situazioni completamente diverse da quelle previste.
Le masse d’aria
Le masse d’aria, in senso meteorologico, sono volumi di atmosfera uniformi per temperatura, pressione e umidità. Le masse d’aria rientrano in sei grandi categorie: aria artica (molto fredda e molto secca), aria polare continentale (fredda e secca), aria polare marittima (fredda e umida), aria tropicale continentale (calda e secca), aria tropicale marittima (calda e umida), aria equatoriale (calda e molto umida).
Le perturbazioni
Si dicono perturbazioni tutti gli eventi climatici e meteorologici che vengono a disturbare, in qualche modo, lo stato di equilibrio in cui si trova l’atmosfera. Poichè si tratta di un equilibrio dinamico, che varia continuamente, è difficile stabilire che cosa sia esattamente una perturbazione allo stato “normale” dell’atmosfera, per cui le perturbazioni nel linguaggio corrente sono sinonimo di eventi che portano maltempo, precipitazioni o eventi atmosferici in qualche modo sgraditi o minacciosi per l’uomo. In generale, dal punto di vista meteorologico, si crea una perturbazione ogni qualvolta si abbia l’interazione tra masse d’aria a temperatura e pressione differenti, anche se questo non significa necessariamente maltempo e precipitazioni.
I fronti
Un fronte in senso meteorologico è il confine tra masse d’aria a densità, temperatura e umidità differenti. La banda frontale è l’area in cui due masse d’aria vengono a contatto diretto, la zona dove avvengono gli scambi di energia e dove si producono i fenomeni atmosferici più intensi. Un fronte si presenta in genere come una superficie più o meno regolare, a basso angolo, poco inclinata, e che disegna, sul piano orizzontale, una linea generalmente curva. I meteorologi riconoscono tre tipi di fronti: i fronti freddi, i fronti caldi e i fronti occlusi.
Quando si formano fronti, caldi o freddi, i processi di condensazione liberano energia termica, cosa che contribuisce a creare aree a temperatura differente, innescando circolazioni e rimescolamenti locali, contribuendo ad incrementare ulteriormente l’instabilità delle masse d’aria.
I fronti di una perturbazione, nelle fasi iniziali di formazione, sono generalmente associati al cosiddetto fronte dei venti, creato dall’avanzare di masse d’aria fredda che discendono dalla perturbazione. A volte il fronte dei venti è reso visibile da nubi di pulviscolo sollevato dal suolo (come nelle tempeste di polvere) o viene materializzato dal fronte di condensazione, che dà luogo alla formazione di spettacolari nubi a forma di arco in corrispondenza del fronte della perturbazione.
La presenza di rilievi montuosi sul cammino di un fronte può provocarne variazioni e deformazioni di vario tipo.

 

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