03.06.2013 Views

Circolazione generale - idpa - sezione di milano

Circolazione generale - idpa - sezione di milano

Circolazione generale - idpa - sezione di milano

SHOW MORE
SHOW LESS

Create successful ePaper yourself

Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.

9. ATMOSFERA: PROPRIETÀ,<br />

STRUTTURE BARICHE,<br />

CIRCOLAZIONE GENERALE


Proprietà dell’Atmosfera


ATMOSFERA TERRESTRE<br />

involucro <strong>di</strong> gas che circonda il pianeta<br />

subisce l’influenza della forza <strong>di</strong> gravità terrestre<br />

partecipa al moto planetario <strong>di</strong> rotazione terrestre<br />

la rotazione influenza le correnti atmosferiche<br />

subisce l’influenza della morfologia planetaria<br />

l’orografia influenza le correnti atmosferiche


COMPOSIZIONE DELL’ATMOSFERA<br />

tra 0 e 100 km (ben rimescolata)<br />

– gas presenti ovunque in percentuali fisse<br />

(azoto, ossigeno, gas nobili )<br />

Azoto : 78.084%<br />

Ossigeno : 20.95%<br />

Argon : 0.934%<br />

Ne, He, H : tracce<br />

– gas con variazioni percentuali in tempi lunghi (anidride carbonica, metano, N2O,…)<br />

– gas in quantità variabili ed a quote preferenziali (ozono, vapore acqueo,..)<br />

+ pulviscolo atmosferico (primi km)


COMPOSIZIONE DELL’ATMOSFERA<br />

tra 100 e 130 km: stessi gas, <strong>di</strong>verse percentuali – maggior presenza <strong>di</strong> ossigeno<br />

tra 130 e 1100 km: prevalenza <strong>di</strong> azoto e ossigeno atomico<br />

oltre 1100 km: prevalenza <strong>di</strong> elio ed idrogeno


COMPOSIZIONE DELL’ATMOSFERA<br />

AZOTO E OSSIGENO costituiscono oltre il 99%<br />

dell’atmosfera ma non hanno alcun ruolo<br />

nei fenomeni meteorologici<br />

Le componenti variabili invece hanno grande importanza meteorologica:<br />

-vapore acqueo (scambi energetici, limite alla <strong>di</strong>spersione del calore irra<strong>di</strong>ato dalla Terra sotto forma <strong>di</strong><br />

ra<strong>di</strong>azione infrarossa)<br />

-pulviscolo atmosferico (naturale o artificiale, che influisce sulla formazione delle nubi, e che funge da<br />

nucleo <strong>di</strong> condensazione).


PROPRIETA’ DELL’ATMOSFERA: TEMPERATURA<br />

– variabilità <strong>di</strong> comportamento<br />

– alternanza <strong>di</strong> massimi e minimi<br />

– serie <strong>di</strong> strati a profilo termico uniforme<br />

- strati <strong>di</strong> transizione a temperatura costante


PROPRIETA’ DELL’ATMOSFERA: TEMPERATURA<br />

strati a profilo termico uniforme<br />

–troposfera : temperatura decrescente con la quota<br />

–stratosfera :temperatura crescente<br />

–mesosfera : temperatura decrescente<br />

– strati esterni ( termosfera, ionosfera, esosfera):<br />

temperature crescenti (superiori al migliaio <strong>di</strong> gra<strong>di</strong>)<br />

strati <strong>di</strong> transizione a temperatura costante<br />

–tropopausa<br />

–stratopausa<br />

–mesopausa


PROPRIETA’ DELL’ATMOSFERA: TEMPERATURA<br />

TROPOSFERA<br />

– altezza variabile per rotazione terrestre<br />

circa 8 km ai poli<br />

circa 12 km latitu<strong>di</strong>ni interme<strong>di</strong>e<br />

circa 18 km all’equatore<br />

– temperatura <strong>di</strong>minuisce con la quota<br />

valore me<strong>di</strong>o s.l.m. : 15°C<br />

valore me<strong>di</strong>o a quota massima: - 55°C<br />

– sede <strong>di</strong> tutti i fenomeni meteorologici<br />

TROPOPAUSA<br />

– spessore dell’or<strong>di</strong>ne <strong>di</strong> una decina <strong>di</strong> km<br />

– temperatura costante - 55°C<br />

– presenza delle correnti a getto<br />

Esempio:Milano-Linate, 5/8/08


PROPRIETA’ DELL’ATMOSFERA: Pressione e densità


PROPRIETA’ DELL’ATMOSFERA: Pressione e densità<br />

<strong>di</strong>minuzione con la quota<br />

Le molecole costituenti l’atmosfera sono tenute<br />

vicine alla superficie terrestre per gravità.<br />

Questo provoca una <strong>di</strong>minuzione rapida della<br />

pressione nei primi livelli atmosferici.<br />

Sotto i 5.5 km sono collocate più della metà delle<br />

molecole atmosferiche, e quin<strong>di</strong> la pressione<br />

<strong>di</strong>minuisce <strong>di</strong> circa il 50% nei primi 5.5 km.<br />

Sopra questa quota la P continua a <strong>di</strong>minuire ma a<br />

tasso sempre minore.


PROPRIETA’ DELL’ATMOSFERA: Pressione e densità<br />

a temperatura <strong>di</strong> 15° e alla latitu<strong>di</strong>ne <strong>di</strong> 45° 15’ 13’’N<br />

VALORE MEDIO DELLA PRESSIONE al livello del mare è<br />

1 atm = 760 mmHg = 101325 N/m 2 = 101325 Pa = 1013,25 hPa<br />

1 Pa = 1N/m 2 = 10 <strong>di</strong>ne/cm 2


PROPRIETA’ DELL’ATMOSFERA: Pressione e densità<br />

l’aria è un fluido comprimibile<br />

⇒ gli strati più bassi sono più compressi e più densi, in quanto sostengono il peso della maggior parte<br />

dell’atmosfera<br />

⇒ gli strati superiori sono meno compressi e meno densi (vi è meno aria che pesa al <strong>di</strong> sopra)<br />

⇒ all’ aumentare della quota <strong>di</strong> riferimento, per variare la pressione <strong>di</strong> 1 hPa si devono considerare<br />

variazioni <strong>di</strong> quota sempre più ampie


PROPRIETA’ DELL’ATMOSFERA: Pressione e densità<br />

Variazioni stagionali <strong>di</strong> pressione STAGIONALI:<br />

sono legate al riscaldamento / raffreddamento <strong>di</strong>fferenziati <strong>di</strong> alcune zone della terra in ragione dei<br />

perio<strong>di</strong> dell’anno in cui si producono strutture bariche permanenti o semipermanenti.<br />

(Es: Anticiclone delle Azzorre,Depressione sull’Islanda,Alta polare artica ed antartica,Anticiclone e<br />

depressione monsonica asiatica)


PROPRIETA’ DELL’ATMOSFERA: Pressione e densità<br />

VARIAZIONI GIORNALIERE<br />

meno <strong>di</strong> 1 hPa zone temperate, qualche hPa Tropici<br />

Due massimi e due minimi nelle 24 ore<br />

– massimi alle 10 e 22 locali<br />

minimi alle 16 e 4 locali<br />

VARIAZIONI GEOGRAFICHE ALTIMETRICHE<br />

VARIAZIONI GRAVIMETRICHE<br />

VARIAZIONI TERMOMETRICHE


PROPRIETA’ DELL’ATMOSFERA: Pressione e densità<br />

Oltre a quelle già citate, esistono variazioni della pressione “locali” o “<strong>di</strong> campo”<br />

prodotte dai moti atmosferici a tutte le scale e responsabili del cambiamento repentino<br />

delle con<strong>di</strong>zioni del tempo in una determinata zona del nostro pianeta.<br />

Possono essere variazioni legate al gra<strong>di</strong>ente orizzontale della pressione oppure ai moti<br />

verticali della massa d’aria.<br />

AVVETTIVE - sono operate dal moto orizzontale <strong>di</strong> uno o più strati della colonna d’aria<br />

preesistente (in deflusso) con aria (in afflusso) più calda o più fredda<br />

per CONVERGENZA o DIVERGENZA – legate all’incremento o depauperamento <strong>di</strong><br />

massa d’aria per effetto <strong>di</strong> afflusso o deflusso orizzontale <strong>di</strong>fferenziato<br />

dovute a MOTI VERTICALI - sono variazioni che causano in seno ad una <strong>sezione</strong> della<br />

colonna atmosferica un aumento o una <strong>di</strong>minuzione della densità.


CONFRONTO TRA PRESSIONI MISURATE<br />

⇒occorre portare il dato <strong>di</strong> pressione al livello me<strong>di</strong>o del mare<br />

(Mean Sea Level pressure):<br />

– confrontare pressioni misurate in <strong>di</strong>verse località<br />

– determinare la variazione orizzontale della pressione<br />

– riferita a superficie <strong>di</strong> altezza costante (MSL)<br />

– tabelle trasformano pressione da misurata in MSL<br />

riduzione a 0°C<br />

– necessaria con barometri a mercurio<br />

– mercurio caldo è meno denso del mercurio freddo<br />

– tabelle riducono a 0°C le letture del barometro


RIDUZIONE DELLA PRESSIONE AL LIVELLO DEL MARE (QFF)<br />

Per fare questa operazione si usa la formula ipsometrica <strong>di</strong> Laplace:<br />

dove Tm = temperatura me<strong>di</strong>a della colonna d'aria della stazione <strong>di</strong> rilevamento al mare<br />

secondo l'atmosfera reale cioè:<br />

Z = altitu<strong>di</strong>ne del barometro<br />

P° = QFF<br />

P = QFE<br />

Il QFF è il valore <strong>di</strong> pressione con il quale<br />

vengono tracciate le isobare delle carte al<br />

suolo, quelle carte cioè , che sono mostrate<br />

nelle varie trasmissioni televisive <strong>di</strong> previsioni<br />

del tempo.


La pressione atmosferica essendo un valore puntuale,variabile nel tempo e nello spazio,<br />

deve avere degli orari <strong>di</strong> rilevamento ed un riporto topografico uguale per tutti, per poter<br />

essere comparato ed usato per elaborare le carte sinottiche della situazione al suolo<br />

A tale proposito il tempo standard è quello <strong>di</strong> Greenwich,in<strong>di</strong>cato nelle carte con UTC<br />

(Universal Time Coor<strong>di</strong>nated) od anche tempo Z (Zulu).Gli orari stabiliti per le osservazioni<br />

sono i seguenti:<br />

00.00 12.00 utc ore <strong>di</strong> osservazione sinottica <strong>di</strong> base<br />

00.00 06.00 12.00 18.00 utc ore <strong>di</strong> osservazioni sinottiche principali<br />

03.00 09.00 15.00 21.00 utc ore <strong>di</strong> osservazioni sinottiche interme<strong>di</strong>e<br />

Le osservazioni dei vari parametri meteo delle stazioni <strong>di</strong> rilevamento del WMO (World<br />

Meteorological Organization) vengono eseguite nei 15 minuti precedenti l'orario standard,<br />

mentre la lettura della Pressione Atmosferica avviene esattamente all'ora standard stabilita.


Linee bianche: campo barico a livello del mare


Latitu<strong>di</strong>ne <strong>di</strong> 45°:<br />

Caratteristiche dell'Atmosfera Standard<br />

ICAO<br />

International Civil Aviation Organization<br />

Aria secca (umi<strong>di</strong>tà relativa: 0%) priva <strong>di</strong> impurità<br />

Pressione atmosferica al livello me<strong>di</strong>o del mare: 1 atm = 1013.25 hPa<br />

Temperatura al livello me<strong>di</strong>o del mare: 15° C<br />

Densità dell'aria al livello me<strong>di</strong>o del mare: 1.225 kg/m³<br />

Gra<strong>di</strong>ente barico verticale: −1 hPa ogni 27 ft <strong>di</strong> altitu<strong>di</strong>ne<br />

Gra<strong>di</strong>ente termico verticale: −6.5 K ogni 1000 m <strong>di</strong> altitu<strong>di</strong>ne fino a 11000 m<br />

(quin<strong>di</strong> T = -56,5 °C alla tropopausa)<br />

Troposfera tra 0 e 11 km<br />

Sulla base <strong>di</strong> questo, vengono stilate delle tabelle contenenti le caratteristiche dell'aria<br />

standard a <strong>di</strong>verse altezze, e vengono tarati gli altimetri <strong>di</strong> bordo dei velivoli.


SUPERFICI ISOBARICHE<br />

⇒ superficie 3D <strong>di</strong> punti uguale pressione<br />

rilevare quota punti con determinati valori pressione: sondaggio atmosferico<br />

l’altezza <strong>di</strong> punti aventi uguale pressione:<br />

– varia da località a località<br />

– <strong>di</strong>pende con<strong>di</strong>zioni aria al suolo<br />

– influisce sui movimenti masse d’aria in quota e suolo<br />

costruzione <strong>di</strong> superfici isobariche:<br />

– unione punti <strong>di</strong> uguale pressione<br />

a quote <strong>di</strong>verse


SUPERFICI ISOBARICHE<br />

su una superficie isobarica:<br />

– tutti i punti hanno uguale pressione ma quote <strong>di</strong>verse<br />

– isoipse uniscono punti stessa quota (intervalli <strong>di</strong> 40 o 60 metri)<br />

– <strong>di</strong>stanza tra superfici isobariche <strong>di</strong>pende dalla temperatura aria interme<strong>di</strong>a<br />

(temperatura alta, aria <strong>di</strong>lata, <strong>di</strong>stanza cresce - temperatura bassa, aria comprime,<br />

<strong>di</strong>stanza <strong>di</strong>minuisce)<br />

-superfici isobariche standard (uso aeronautico):<br />

850 hPa (1500 m)<br />

700 hPa (3000 m)<br />

500 hPa (5500 m)<br />

400 hPa (7000 m)<br />

300 hPa (9000 m)<br />

200 hPa : tropopausa


Geopotenziale :<br />

lavoro svolto per spostare verso l'alto ad una altezza h una massa d'aria unitaria.<br />

È nullo, per convenzione, al livello del mare.<br />

Esempio:<br />

=1 kg x 9.8 N/kg x 1000 m = 9800 N m = 9800 J= energia geopotenziale<br />

Energia geopotenziale / 9.8 = altezza geopotenziale = 1000 metri<br />

L' altezza geopotenziale in<strong>di</strong>cata sulle carte bariche si ottiene dal rapporto tra<br />

geopotenziale e forza <strong>di</strong> gravità me<strong>di</strong>a al livello del mare, che è circa 9.8 m/sec 2 ; la sua<br />

unità <strong>di</strong> misura è il gpdam (geopotenziale per decametro) e risulta essere pressoché<br />

identica all'altitu<strong>di</strong>ne sul livello del mare del luogo preso in considerazione.


Esempio 2 : carta a 850 hPa


Esempio 1 : carta a 500 hPa


Strutture bariche


STRUTTURE BARICHE<br />

Definito il valore “normale” della pressione atmosferica in aria “standard” , nelle in cui esiste una<br />

pressione superiore a quello “normale” siamo area <strong>di</strong> ALTA PRESSIONE mentre dove la pressione<br />

ha un valore minore siamo in aree <strong>di</strong> BASSA PRESSIONE.<br />

ALTA PRESSIONE, ANTICICLONE o MASSIMO <strong>di</strong> PRESSIONE : area chiusa <strong>di</strong><br />

pressioni dal valore crescente dalla periferia verso il centro con il massimo al centro.<br />

Gli anticicloni al suolo possono avere origine <strong>di</strong>namica (“schiacciamento” <strong>di</strong> masse<br />

d’aria, es. anticiclone delle azorre) o termica (su aree fredde ad es. come l’anticiclone<br />

russo-siberiano)


STRUTTURE BARICHE<br />

BASSA PRESSIONE, DEPRESSIONE, CICLONE o MINIMO DEPRESSIONARIO:<br />

area chiusa <strong>di</strong> pressioni dal valore decrescente dalla periferia verso il centro con il<br />

minimo al centro. Un’area ciclonica presente al suolo si può originare per cause<br />

<strong>di</strong>namiche (convergenza al suolo e risalita <strong>di</strong> masse d’aria, <strong>di</strong>vergenza in quota) o<br />

termiche (es. uno strato <strong>di</strong> aria calda).


PROMONTORIO : lingua <strong>di</strong> alta pressione che si protende da un anticiclone con valori <strong>di</strong><br />

pressione decrescenti<br />

SACCATURA : lingua <strong>di</strong> bassa pressione che si protende da una depressione con valori <strong>di</strong><br />

pressione crescenti<br />

SELLA BARICA : zona compresa tra due minimi depressionari e due anticicloni opposti; in<br />

essa la pressione e’ costante o quasi costante .<br />

PROMONTORIO<br />

STRUTTURE BARICHE<br />

SACCATURA<br />

SELLA BARICA


STRUTTURE BARICHE<br />

PENDIO : area compresa tra una depressione o saccatura e un anticiclone o promontorio<br />

contigui o comunque tra due zone dove esiste una <strong>di</strong>fferenza orizzontale <strong>di</strong> pressione.<br />

AREA DI PRESSIONI LIVELLATE : zona in cui la pressione per gran<strong>di</strong> estensioni <strong>di</strong> spazio<br />

non presenta sostanziali variazioni.<br />

PENDIO AREA DI PRESSIONI LIVELLATE


Minimi depressionari<br />

sella<br />

anticiclone<br />

pen<strong>di</strong>o<br />

promontorio<br />

Pressione<br />

livellata


<strong>Circolazione</strong><br />

ciclonica e anticiclonica


L’effetto dell’attrito è trascurabile<br />

vento <strong>di</strong> gra<strong>di</strong>ente<br />

Da zone a HP a zone LP<br />

Vento al top del PBL e nella libera atmosfera<br />

Forza <strong>di</strong> coriolis Vento geostrofico


Isobare curve e forza centrifuga_ cicloni<br />

Nel caso in esame: la forza centrifuga è <strong>di</strong>retta come la Forza <strong>di</strong> Coriolis, in <strong>di</strong>rezione opposta al<br />

vento <strong>di</strong> gra<strong>di</strong>ente. La parcella d’aria in movimento quin<strong>di</strong> sarebbe portata ad allontanarsi dal<br />

centro <strong>di</strong> rotazione, ma questo non avviene perché esiste un meccanismo <strong>di</strong> ri-equilibrio delle<br />

forze grazie alla <strong>di</strong>minuzione della forza <strong>di</strong> Coriolis (v/figura).<br />

Il vento risultante reale è quin<strong>di</strong> inferiore rispetto al vento geostrofico (subgeostrofico)


Isobare curve e forza centrifuga_ anticicloni<br />

Nel caso in esame: la <strong>di</strong>rezione della forza centrifuga è uguale a quella del vento <strong>di</strong> gra<strong>di</strong>ente e<br />

opposta alla Forza <strong>di</strong> Coriolis.<br />

La parcella d’aria in movimento quin<strong>di</strong> sarebbe portata ad allontanarsi dal centro <strong>di</strong> rotazione, ma<br />

questo non avviene perché esiste un meccanismo <strong>di</strong> ri-equilibrio delle forze dato dall’aumento<br />

della forza <strong>di</strong> Coriolis (il vento <strong>di</strong> gra<strong>di</strong>ente e la forza centrifuga non possono variare).<br />

Questo fa si che il vento risultante reale sia quin<strong>di</strong> notevolmente superiore rispetto al vento<br />

geostrofico (spergeostrofico)


Quin<strong>di</strong> l’effetto della forza curvatura delle isobare è il seguente:<br />

Nelle isobare a curvatura anticiclonica, il vento è SUPERIORE rispetto al caso ipotetico <strong>di</strong> isobare<br />

rettilinee, a parità <strong>di</strong> gra<strong>di</strong>ente barico.<br />

Nelle isobare a curvatura ciclonica il vento è INFERIORE rispetto al caso ipotetico <strong>di</strong> isobare<br />

rettilinee, a parità <strong>di</strong> gra<strong>di</strong>ente barico.<br />

N.B. :<br />

Nella realtà si osservano venti molto più intensi in corrispondenza delle<br />

depressioni (cicloni) in quanto il gra<strong>di</strong>ente barico è notevolmente<br />

superiore rispetto a quello degli anticicloni !


Notare che se all’Equatore la Forza <strong>di</strong> Coriolis è nulla, quin<strong>di</strong>:<br />

X<br />

In prossimità dell’equatore possono esistere solo cicloni, non anticicloni.<br />

Fra 30 e 10 ° N e S, la forza <strong>di</strong> Coriolis ancora presente permette <strong>di</strong> imprimere alle<br />

masse d’aria una curvatura ciclonica. Più le isobare sono curve, più i venti sono intensi!<br />

X


ATTRITO<br />

Si risente dell’effetto dell’attrito, che fa variare l’intensità e la <strong>di</strong>rezione del vento<br />

Gli elementi superficiali <strong>di</strong> rugosità alterano la velocità del vento, e anche la <strong>di</strong>rezione.<br />

Su tipiche aree continentali a 10 m dal suolo, l’angolo <strong>di</strong> deviazione è circa 30-40 gra<strong>di</strong> rispetto<br />

alla <strong>di</strong>rezione del vento geostrofico.<br />

Sulle superfici marine è circa 15 gra<strong>di</strong>.<br />

Quin<strong>di</strong> quando una massa d’aria si sposta da una superficie all’altra variano sia la velocità del<br />

vento, sia la <strong>di</strong>rezione.


Quando si considera l’effetto dell’attrito al suolo, oltre ad una <strong>di</strong>minuzione della velocità del vento si<br />

ha quin<strong>di</strong> un cambiamento <strong>di</strong> <strong>di</strong>rezione.<br />

Per i centri depressionari dell’emisfero nord, il flusso d’aria al suolo è <strong>di</strong>retto in senso antiorario<br />

verso il centro dell’area depressionaria. Questo provoca CONVERGENZA <strong>di</strong> masse d’aria in<br />

superficie (= <strong>di</strong>vergenza in quota), risalita e formazione <strong>di</strong> pioggia e perturbazioni.


Per gli anticicloni dell’emisfero nord, il flusso d’aria al suolo è <strong>di</strong>retto in senso orario dal centro verso<br />

la periferia. Questo provoca DIVERGENZA <strong>di</strong> masse d’aria al suolo (= convergenza in quota), e<br />

subsidenza.


Visione d’insieme<br />

È importante considerare le 3<br />

<strong>di</strong>mensioni dei moti atmosferici


ATMOSFERA:<br />

CIRCOLAZIONE GENERALE


I moti d’aria nell’atmosfera (venti) si generano per <strong>di</strong>fferenze <strong>di</strong> pressione, a<br />

qualunque scala ci si trovi.<br />

Le <strong>di</strong>fferenze <strong>di</strong> pressione, a loro volta, possono essere dovute al <strong>di</strong>fferente<br />

riscaldamento <strong>di</strong> <strong>di</strong>verse regioni del globo (ad esempio, le zone tropicali/equatoriali<br />

ricevono maggiore energia rispetto alle alte latitu<strong>di</strong>ni).<br />

Caso ipotetico : terra “omogenea” (no terre/oceani) e non in rotazione<br />

Cella <strong>di</strong> Hadley unica


Caso reale : terra “non-omogenea” e in rotazione<br />

Terra in rotazione, periodo 24 ore<br />

⇒ modello a singola Cella <strong>di</strong> Hadley non è più plausibile<br />

⇒ modello complesso <strong>di</strong> circolazione atmosferica basato su 3 celle:<br />

1 – Cella <strong>di</strong> Hadley 0° - 30°N<br />

2 – Cella <strong>di</strong> Ferrell extratropicale 30°N - 60°N<br />

3 – Cella polare 60°N - 90°N<br />

Cella polare<br />

Cella <strong>di</strong> Ferrell<br />

Cella <strong>di</strong> Hadley


Per capire i moti dell’atmosfera bisogna tenere conto <strong>di</strong> :<br />

1 - Legge <strong>di</strong> Coriolis<br />

2 – Legge <strong>di</strong> conservazione momento assoluto angolare<br />

LEGGE DI CORIOLIS<br />

Una particella d'aria che viaggi dall'equatore verso il polo subisce una deviazione<br />

verso destra nell'emisfero settentrionale e verso sinistra in quello meri<strong>di</strong>onale<br />

deviazione che va crescendo con la latitu<strong>di</strong>ne.<br />

F (forza deviante o forza <strong>di</strong> Coriolis)<br />

F = 2 ω sen Φ V<br />

ω = velocità angolare della Terra, costante<br />

Φ = latitu<strong>di</strong>ne<br />

V = velocità dell’aria


Per capire i moti dell’atmosfera bisogna tenere conto <strong>di</strong> :<br />

1 - Legge <strong>di</strong> Coriolis<br />

2 – Legge <strong>di</strong> conservazione momento assoluto angolare<br />

LEGGE DELLA CONSERVAZIONE DEL MOMENTO ANGOLARE<br />

Il momento assoluto della quantità <strong>di</strong> moto o momento angolare <strong>di</strong> una particella è COSTANTE.<br />

Quin<strong>di</strong> poiché all' aumentare della latitu<strong>di</strong>ne il raggio <strong>di</strong>minuisce mentre il momento è costante, la<br />

velocità della particella deve necessariamente aumentare.<br />

quin<strong>di</strong> al crescere della latitu<strong>di</strong>ne aumenterà anche l'intensità del vento occidentale.<br />

Questo genera negli alti strati dei massimi del vento da ovest chiamati correnti a getto.


La circolazione atmosferica <strong>generale</strong> è data dalla combinazione<br />

<strong>di</strong><br />

moti atmosferici verticali e orizzontali<br />

Moti atmosferici verticali:<br />

Danno origine ai sistemi barici <strong>di</strong>namici<br />

Moti atmosferici orizzontali:<br />

<strong>Circolazione</strong> zonale e meri<strong>di</strong>ana<br />

⇒<br />

⇒ fascia <strong>di</strong> ∼ 30° lat.<br />

⇓<br />

Estesa anche a tutta la circonferenza terrestre<br />

estesi su tutto lo spessore della troposfera


MOTI ATMOSFERICI ORIZZONTALI : I VENTI PERMANENTI<br />

I moti atmosferici orizzontali meri<strong>di</strong>ani e zonali danno origine al sistema <strong>di</strong> venti permanenti come:<br />

- alisei (venti intertropicali)<br />

-- venti occidentali (westerlies) delle me<strong>di</strong>e latitu<strong>di</strong>ni<br />

- venti orientali polari<br />

Venti occidentali<br />

alisei<br />

Venti orientali


MOTI ATMOSFERICI ORIZZONTALI : I VENTI PERMANENTI<br />

– quote inferiori a 1 - 2 km (venti al suolo)<br />

ALISEI (trade winds)<br />

– velocità (me<strong>di</strong>a ca. 13 no<strong>di</strong>) e <strong>di</strong>rezione (da NE em. Nord,<br />

da SE em.Sud) costanti lungo tutto l’anno.<br />

–spirano tra latitu<strong>di</strong>ni Nord e Sud comprese tra 5° e 30°; la<br />

zona <strong>di</strong> convergenza all’equatore è compresa tra 3 e 5 ° lat.<br />

N e S (convergenza intertropicale ITCZ). E’ anche detta “zona<br />

<strong>di</strong> calme o equatoriali”, ed è situata fra gli alisei <strong>di</strong> nord-est e<br />

quelli <strong>di</strong> sud-est.<br />

A causa delle notevoli correnti ascendenti si verificano<br />

spesso forti rovesci <strong>di</strong> pioggia, temporali e groppi nella ITCZ.<br />

Questa inoltre si sposta verso nord e verso sud seguendo il<br />

movimento annuo del sole.<br />

–In quota la circolazione è invertita : controalisei<br />

– inversione perio<strong>di</strong>ca (scala <strong>di</strong>versi anni) alisei : El Niño


MOTI ATMOSFERICI ORIZZONTALI : I VENTI PERMANENTI<br />

VENTI OCCIDENTALI (Westerlies)<br />

-spirano nelle zone temperate tra circa 30 e 60 gra<strong>di</strong> <strong>di</strong> latitu<strong>di</strong>ne N e S, e sono<br />

prevalentemente <strong>di</strong>retti lungo i paralleli.<br />

L’interfaccia tra masse d’aria polari (marittime e continentali) e tropicali genera<br />

perturbazioni al flusso dei Westerlies.<br />

Se i venti occidentali non subissero<br />

perturbazioni ma avessero moto<br />

perfettamente zonale lo scambio <strong>di</strong><br />

masse d’aria tra le zone calde equatoriali<br />

e le zone fredde polari non potrebbe<br />

avvenire.<br />

Si accumulerebbe quin<strong>di</strong> calore nelle<br />

aree equatoriali/tropicali e si avrebbe un<br />

deficit nelle aree polari, che a sua volta<br />

porterebbe ad un aumento dei gra<strong>di</strong>enti<br />

termici meri<strong>di</strong>ani e ad una<br />

intensificazione dei venti.


MOTI ATMOSFERICI ORIZZONTALI : I VENTI PERMANENTI<br />

VENTI OCCIDENTALI (Westerlies)<br />

In realtà si formano ondulazioni al flusso zonale che tendono a <strong>di</strong>venire sempre più ampie.<br />

Al suolo, lungo il tratto ascendente, queste onde corte (onde <strong>di</strong> Bjerknes) si evolvono fino a formare<br />

sistemi frontali (v/Figura).


MOTI ATMOSFERICI ORIZZONTALI : I VENTI PERMANENTI<br />

VENTI OCCIDENTALI (Westerlies)<br />

In quota, talvolta queste ondulazioni (Onde <strong>di</strong> Rossby) <strong>di</strong>ventano molto allungate in<br />

senso meri<strong>di</strong>ano, fino a rompersi nella parte terminale formando vortici fred<strong>di</strong> (gocce<br />

fredde, v/figura) o anticicloni <strong>di</strong> blocco.


MOTI ATMOSFERICI ORIZZONTALI : I VENTI PERMANENTI<br />

VENTI ORIENTALI POLARI (Polar Easterlies)<br />

-spirano nelle zone polari N e S,<br />

sono prevalentemente <strong>di</strong>retti<br />

lungo i paralleli.<br />

-negli strati atmosferici più bassi la<br />

<strong>di</strong>rezione è dal polo (N e S) verso<br />

il 60° parallelo, mentre in quota è<br />

il contrario.


MOTI ATMOSFERICI VERTICALI<br />

I movimenti verticali dell’atmosfera sono organizzati in “celle”.<br />

Le celle <strong>di</strong> Hadley in particolare, sono confinate tra l’equatore e i tropici (30°N e S) e sono<br />

composte da un ramo ascendente (salita in quota <strong>di</strong> aria calda) all’equatore e da un ramo<br />

<strong>di</strong>scendente (<strong>di</strong>scesa al suolo <strong>di</strong> masse d’aria) a latitu<strong>di</strong>ni subtropicali. In quota, si formano<br />

correnti meri<strong>di</strong>ane verso i poli, al suolo correnti meri<strong>di</strong>ane verso l’equatore.<br />

Celle <strong>di</strong> Hadley


MOTI ATMOSFERICI VERTICALI<br />

In concomitanza dei rami <strong>di</strong>scendenti delle celle <strong>di</strong> Hadley si formano zone <strong>di</strong> alta pressione<br />

subtropicale; per <strong>di</strong>vergenza, una parte dell’aria si <strong>di</strong>rige poi verso i poli, un’altra parte verso<br />

l’equatore. Al suolo, intorno a 30° N e S si formano zone <strong>di</strong> alta pressione permanente (<strong>di</strong> origine<br />

<strong>di</strong>namica) come l’anticiclone delle Azzorre, mentre a livello equatoriale si ha una fascia <strong>di</strong> basse<br />

pressioni.<br />

HP subtropicali


MOTI ATMOSFERICI VERTICALI


MOTI ATMOSFERICI VERTICALI


Alle alte latitu<strong>di</strong>ni è presente un'altra cella<br />

convettiva (cella <strong>di</strong> Hadley polare, o cella<br />

polare) simile a quella fra equatore e basse<br />

latitu<strong>di</strong>ni. Questa cella è caratterizzata da un<br />

ramo ascendente tra 60° N e S e da un ramo<br />

<strong>di</strong>scendente in corrispondenza del polo.<br />

In prossimità dei 60° N e S quin<strong>di</strong>, i movimenti<br />

d’aria sono prevalentemente ascendenti ed è<br />

presente una fascia permanente <strong>di</strong> bassa<br />

pressione, alla quale appartengono anche i<br />

cicloni (<strong>di</strong>namici) d’Islanda e quello delle<br />

Aleutine.<br />

L’alta pressione sulle aree polari è<br />

permanente.<br />

MOTI ATMOSFERICI VERTICALI


Infine, tra 35° e 60° <strong>di</strong> latitu<strong>di</strong>ne in<br />

entrambi gli emisferi esiste una terza<br />

cella che è denominata “Cella <strong>di</strong> Ferrel”.<br />

La cella <strong>di</strong> Ferrel tuttavia non è una<br />

buona rappresentazione della realtà, e<br />

appare spesso “<strong>di</strong>scontinua”, a causa<br />

della forte variabilità nel regime dei<br />

westerlies.<br />

MOTI ATMOSFERICI VERTICALI


LE CORRENTI A GETTO<br />

In ciascun emisfero, in corrispondenza dei limiti superiori della troposfera e nella bassa stratosfera,<br />

scorrono le CORRENTI A GETTO (jet streams), velocissime (arrivano anche a 600 Km/h, ma<br />

velocità <strong>di</strong> 100-200 Km/h sono frequenti), la cui intensità aumenta con la quota e presenta un<br />

massimo intorno a 10 km <strong>di</strong> altezza (variabile, generalmente intorno a 250 hPa).


forte gra<strong>di</strong>ente verticale<br />

e laterale dell’intensità<br />

del vento<br />

LE CORRENTI A GETTO<br />

uno o più massimi <strong>di</strong> velocità<br />

Responsabili delle correnti a getto sono le <strong>di</strong>fferenze <strong>di</strong> temperatura, che producono <strong>di</strong>fferenze<br />

<strong>di</strong> pressione, e la rotazione della Terra. Quin<strong>di</strong> le correnti a getto segnano i confini tra aria calda<br />

e fredda e si trovano nelle aree (come le zone frontali) dove sono maggiori i gra<strong>di</strong>enti <strong>di</strong><br />

temperatura. In queste aree i gra<strong>di</strong>enti <strong>di</strong> pressione sono maggiori proprio alla quota dove si<br />

trovano le correnti a getto.


LE CORRENTI A GETTO<br />

La <strong>di</strong>rezione delle “jet streams” segue i paralleli, ma la<br />

sua posizione è molto variabile. La corrente a getto ha<br />

un piccolo spessore verticale (2-3 Km), relativamente<br />

stretta sul piano orizzontale (100-400 km), molto<br />

allungata nel senso delle correnti (qualche migliaio <strong>di</strong><br />

chilometri) e sovrasta le zone <strong>di</strong> massimo contrasto<br />

termico al suolo tra masse <strong>di</strong> aria fredde e calde.


La linea <strong>di</strong> demarcazione tra masse d'aria polare e subtropicale è <strong>di</strong>sposta a zigzag lungo i paralleli,<br />

a causa delle variazioni delle correnti occidentali. Di conseguenza anche la corrente a getto,<br />

costretta a seguire il fronte polare, acquista ampie oscillazioni meri<strong>di</strong>ane che vengono chiamate<br />

onde <strong>di</strong> Rossby. La lunghezza d’onda è tipicamente nell’or<strong>di</strong>ne <strong>di</strong> qualche migliaia <strong>di</strong> km.


Ondulazioni delle correnti occidentali a 500 mb


È importante legare ciò che succede in quota a<br />

ciò che succede al suolo<br />

Lo sviluppo delle depressioni mobili (cicloni<br />

extratropicali delle me<strong>di</strong>e latitu<strong>di</strong>ni) è legato alla<br />

<strong>di</strong>vergenza in quota, in corrispondenza dei rami<br />

sudoccidentali delle ondulazioni della jet stream<br />

polare.<br />

LE CORRENTI A GETTO


Strutture bariche semi-permanenti<br />

HP Azzorre-bermuda<br />

HP Pacifico<br />

LP Aleutine<br />

LP Islanda<br />

Strutture bariche stagionali:<br />

HP Siberiana<br />

HP Canadese


Strutture bariche semipermanenti<br />

HP Azzorre-bermuda<br />

HP Pacifico<br />

LP Islanda<br />

Strutture bariche stagionali: si noti<br />

la bassa pressione sul<br />

continente asiatico.<br />

ITCZ più a Nord rispetto a Gennaio


CIRCOLAZIONI TERMICHE<br />

Prendono origine da gra<strong>di</strong>enti barici in quota generati da gra<strong>di</strong>enti orizzontali <strong>di</strong><br />

temperatura dovuti al riscaldamento <strong>di</strong>fferenziale <strong>di</strong> superfici.<br />

Esempio: i MONSONI<br />

MONSONE ESTIVO MONSONE INVERNALE


Appen<strong>di</strong>ce

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!