Circolazione generale - idpa - sezione di milano
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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