Corso di Meteorologia Generale per il Volo da

Corso di Meteorologia Generale per il Volo da Diporto o Sportivo (Parte Prima) Dr. Marco Tadini meteorologo U. M. A. Home Page - Ufficio Meteorologico Aeroportuale www. ufficiometeo. it

Introduzione al Corso di Meteorologia Generale e Aeronautica per il VDS IL PASSATO n n n Apparecchi VDS di limitate prestazioni Volo su tratte limitate in territorio noto Meteorologia “del contadino” – Climatologia locale n n Noti i segni del tempo Morfologia del territorio – Ogni pilota meteorologo di se stesso n n Meteorologia interpretata con il vissuto personale Superare con l’esperienza la mancanza di: – informazioni meteo – teoria meteorolgica 2

Introduzione al Corso di Meteorologia Generale e Aeronautica per il VDS IL PRESENTE n n Apparecchi VDS di elevate prestazioni Volo su tratte estese anche in territori non noti – Raid esteri n Superare ed integrare la meteorologia “del contadino” – Affiancare analisi macro meteorologica a climatologia locale – Conoscere la situazione sinottica n n Ricorso a fonti aeronautiche ufficiali Definizione condimeteo al momento dell’attività: – Combinazione delle analisi n Ricondurre a situazione sinottica anche effetti a carattere locali – – – Venti ed effetti orografici (turbolenze, wind-shear, MTW, ecc. ) Nebbie e fenomeni di riduzione della visibilità Temporali 3

Introduzione al Corso di Meteorologia Generale e Aeronautica per il VDS I PROBLEMI E LE CONSEGUENZE n Difficile approccio alla materia – Teorico e pratico n La materia appare estremamente complessa – “Tutto ciò è eccessivo per fare un voletto” n A chi rivolgersi? – Tendenza al “fai da te” n Le conseguenze – Incoscienza e faciloneria n n Scarsa conoscenza degli effetti della meteo sul volo Uso di informazioni meteo non aeronautiche – Onnipotenza n Sovrastima delle proprie possibilità e/o esperienza – “Non è la prima volta che…” 4

Introduzione al Corso di Meteorologia Generale e Aeronautica per il VDS LE RISPOSTE n Una mentalità più “aeronautica” – Nella formazione degli allievi piloti come degli stessi istruttori n Un istruttore non è solo un “vecchio” pilota – Avere la coscienza di essere PILOTI n n Presentarsi come PILOTI con tutto ciò che ne consegue Combattere incoscienza e faciloneria – La meteorologia è uno degli aspetti del volo n Dare la medesima attenzione di un controllo motore – Rapporti di incivolo per cause meteo n Anche in aria chiara 5

Introduzione al Corso di Meteorologia Generale e Aeronautica per il VDS DALLE CONCLUSIONI DI UNA COMMISSIONE D’INCHIESTA n RACCOMANDAZIONI La commissione d'inchiesta, a seguito delle risultanze delle indagini e delle analisi effettuate, ritiene di dovere proporre le seguenti raccomandazioni allo scopo di prevenire il ripetersi di eventi analoghi a quelli oggetto d'indagine: – sensibilizzare i piloti affinché si informino sempre sulle reali condizioni atmosferiche presenti nella zona di operazione rispettando anche le regole previste dall’AIP – Italia (RAC 5 -6 -1). 6

Introduzione al Corso di Meteorologia Generale e Aeronautica per il VDS IL BRIEFING PREVOLO n Abituarsi al contatto con i centri meteo aeronautici – Dal briefing orale al briefing completo n Sapere dove cercare – Servizi Aeronautici ENAV S. p. A. ed AMI – In fase operativa vietare ogni informazione non certificata n n Sapere cercare e interpretare le informazioni – – – n Internet solo per studio Bollettini aeronautici Avvisi di sicurezza Carte aeronautiche NON CEDERE DI FRONTE ALLE PRIME DIFFICOLTA’ !! – “Ma io per fare un voletto ho bisogno di tutto ciò ? ” “ SI!!” 7

Introduzione al Corso di Meteorologia Generale e Aeronautica per il VDS IL BRIEFING PREVOLO n Contattare un centro meteo aeronautico – Sapere CON CHI si sta parlando per sapere COSA chiedere n n n Centro di previsione meteorologica (LIML o LIRF se ENAV) Centro di informazione meteorologica (altri aeroporti civili) Richiedere le informazioni appropriate – Briefing orale n n Tipo di apparecchio (specificare ULM senza timore) Rotta o zona di volo – Semplice lettura di bollettini e altre informazioni n n Bollettini degli aeroporti più prossimi alla rotta o zona di volo Se possibile, invio di una o due carte (SWC LL e FL 050) – Entrambe 8

METEOROLOGIA GENERALE PROPRIETÀ DELL’ATMOSFERA TERMODINAMICA DELL’ATMOSFERA CIRCOLAZIONE GENERALE ATMOSFERICA CIRCOLAZIONE DELLE MEDIE ALTITUDINI IL VENTO - LE NUBI FENOMENI PERICOLOSI PER IL VOLO

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera ATMOSFERA TERRESTRE n involucro di gas che circonda il pianeta n subisce l’influenza della forza di gravità terrestre – se gravità insufficiente: atmosfera dispersa nello spazio n partecipa al moto planetario di rotazione terrestre – la rotazione influenza le correnti atmosferiche n subisce l’influenza della morfologia planetaria – l’orografia influenza le correnti atmosferiche 10

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera COMPOSIZIONE ATMOSFERICA n tra 0 e 100 km – gas presenti ovunque in percentuali fisse n azoto, ossigeno, gas nobili – gas con variazioni percentuali in tempi lunghi n anidride carbonica – gas in quantità variabili ed a quote preferenziali n ozono, vapore acqueo, pulviscolo atmosferico 11

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera COMPOSIZIONE ATMOSFERICA COMPONENTI PERMANENTI DELL’ARIA (primi 100 km) Azoto 78, 08 % Ossigeno 20, 94 % Argon 0, 93 % Anidride Carbonica 0, 03 % Idrogeno tracce Elio tracce 12

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera COMPOSIZIONE ATMOSFERICA COMPONENTI VARIABILI DELL’ARIA (primi 100 km) Ozono quote di concentrazione: da 25 a 70 km Vapore acqueo quote di concentrazione: fino a 12 - 18 km Pulviscolo quote di concentrazione: nei primi km 13

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera COMPOSIZIONE ATMOSFERICA n azoto ed ossigeno – costituiscono oltre il 99% dell’atmosfera – non hanno alcun ruolo nei fenomeni meteorologici n grande importanza meteorologica – componenti variabili n vapore acqueo n pulviscolo atmosferico 14

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera COMPOSIZIONE ATMOSFERICA n vapore acqueo – primi km di altezza (fino a 12 -18 km) – evaporazione da superfici liquide – percentuali variabili (pochi gr/kg di aria) – importanza meteorologica dovuta a n scambi energetici – scambiate 600 cal/g acqua durante condensazione/evaporazione n limite alla dispersione del calore irradiato dalla Terra sotto forma di radiazione infrarossa (effetto serra) 15

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera COMPOSIZIONE ATMOSFERICA n pulviscolo atmosferico – particelle sospese nei bassi strati – hanno origine: n naturale (sale marino, ceneri vulcaniche) n artificiale (residui processi di combustione smog) – importanza meteorologica dovuta a: n proprietà igroscopiche (nuclei di condensazione) n formazione delle nubi 16

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera PROPRIETA’ ATMOSFERICHE n pressione e densità – diminuiscono con l’altezza n temperatura – variabilità di comportamento – alternanza di massimi e minimi – serie di strati a profilo termico uniforme (sempre crescente o decrescente) – strati di transizione a temperatura costante 17

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera PROFILO TERMICO ATMOSFERICO n strati a profilo termico uniforme – troposfera n temperatura decrescente – stratosfera n temperatura crescente – mesosfera n temperatura decrescente – strati esterni: termosfera, ionosfera, esosfera n n n temperature crescenti (superiori al migliaio di gradi) approssimazione gas perfetti strati di transizione a temperatura costante – – – tropopausa stratopausa mesopausa 18

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera PROFILO TERMICO DELL’ATMOSFERA STRATI A PROFILO TERMICO UNIFORME: TROPOSFERA, STRATOSFERA, MESOSFERA, ESTERNI STRATI A PROFILO TERMICO COSTANTE: TROPOPAUSA, STRATOPAUSA, MESOPAUSA STRATI 19

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera TROPOSFERA E TROPOPAUSA n troposfera – altezza variabile per rotazione terrestre n n n 8 km ai poli 11 - 12 km latitudini intermedie 17 km all’equatore – temperatura diminuisce con la quota n n valore medio s. l. m. : 15°C valore medio a quota massima: - 55°C – sede di tutti i fenomeni meteorologici n tropopausa – spessore dell’ordine di una decina di km – temperatura costante - 55°C – presenza delle correnti a getto 20

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera PRESSIONE ATMOSFERICA DEFINIZIONE DI PRESSIONE IL PESO DELL’ATMOSFERA PER UNITÀ DI SUPERFICIE 21

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera PRESSIONE ATMOSFERICA LA PRESSIONE ATMOSFERICA PRESENTA UN ANDAMENTO DECRESCENTE CON QUOTA 22

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera PRESSIONE ATMOSFERICA n valore medio pressione MSL a 0°C e 45° lat. 760 mm. Hg 1013 mb 1 atm n unità corrente: ecto. Pascal h. Pa 1 h. Pa = 1 mb 1013 h. Pa 23

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera MISURA DELLA PRESSIONE ATMOSFERICA n BAROMETRO A MERCURIO – es. : barometro di Torricelli – il più accurato – necessita di correzioni per: n altitudine – riportare la lettura a livello del mare n temperatura – compensare dilatazione termica del mercurio – molto fragile – il mercurio è un veleno 24

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera MISURA DELLA PRESSIONE ATMOSFERICA UTILIZZO DEL BAROMETRO DI TORRICELLI IN CONDIZIONI STANDARD: TEMPERATURA 0°C e LATITUDINE 45° 25

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera MISURA DELLA PRESSIONE ATMOSFERICA UTILIZZO DEL BAROMETRO DI TORRICELLI IN CONDIZIONI STANDARD: TEMPERATURA 0°C e LATITUDINE 45° p(atm, std) = F / S = m g / S = Hg h S g / S = Hg h g – essendo n S sezione del tubo F forza peso colonna di mercurio m massa colonna di mercurio h = 0, 76 m altezza colonna di mercurio V=mh volume colonna di mercurio g = 9, 80665 m/s 2 accelerazione di gravità n Hg = 13595, 5 kg/m 3 n n n densità del mercurio – si noti che n la pressione è indipendente: – dalla sezione del tubo utilizzato (viene eliminato il termine S) – dall’inclinazione del tubo (Leggi di Stevino e Pascal della statica dei fluidi) 26

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera MISURA DELLA PRESSIONE ATMOSFERICA UTILIZZO DEL BAROMETRO DI TORRICELLI IN CONDIZIONI STANDARD: TEMPERATURA 0°C e LATITUDINE 45° p(atm, std) = Hg h g = 13595, 5 kg/m 3 · 9, 80665 m/s 2 · 0, 76 m p(atm, std) 101327 Pa 1 Pa (Pascal) = 1 N/m 2 = 1 unità MKSA di pressione p(atm, std) 1013, 27 h. Pa 1 h. Pa (ecto. Pascal) = 100 Pa - passando al sistema di unità CGS 1 h. Pa = 100 N/m 2 = 1000 dine/cm 2 = 1000 baria = 0, 001 bar = 1 mb (millibar) – essendo n n n 1 bar = 1 000 baria 1 mb = 0, 001 bar = 1000 baria 1 baria = 1 dina / cm 2 = 0, 1 N/m 2 = 1 unità CGS di pressione p(atm, std) 1013, 27 mb 27

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera MISURA DELLA PRESSIONE ATMOSFERICA n BAROMETRO ANEROIDE – sistema meccanico n n impreciso facile trasporto – utilizza capsula con vuoto all’interno solidale ad un ago n n n capsula si espande o contrae per variazioni di pressione ago si muove su scala graduata lettura dei valori senza necessità di alcuna correzione 28

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera MISURA DELLA PRESSIONE ATMOSFERICA BAROMETRO A MERCURIO E BAROMETRO ANEROIDE 29

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera DENSITA’ ATMOSFERICA MASSA DI ATMOSFERA CONTENUTA IN UN VOLUME UNITARIO 30

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera DENSITA’ ATMOSFERICA n andamento decrescente con la quota – 50% atm compreso nei primi 5, 5 km – 99, 7% atm compreso nei primi 40 km – a 40 km p = 0, 27 ps. l. m. n possibile definizione di una quota limite ? – altezza oltre la quale non rintracciabile gas atmosferico n non esiste un limite superiore atmosfera – incandescenza meteoriti tra 100 e 300 km – aurore polari a circa 1000 km n alle alte quote – gas atmosferico confuso con altri non terrestri n vento solare 31

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera RELAZIONE TRA PRESSIONE E QUOTA n l’aria è un fluido comprimibile – se l’aria non fosse comprimibile (es. : acqua): ad ogni quota, stesso numero di molecole in uguali volumi di aria uguali variazioni di pressione per uguali variazioni quota legge lineare di variazione della pressione – in realtà l’aria è comprimibile: gli strati più bassi sono più compressi e più densi – sostengono il peso della maggior parte atmosfera gli strati superiori sono meno compressi e meno densi – vi è meno aria che pesa al di sopra all’aumentare della quota di riferimento: per variare pressione di 1 h. Pa si devono considerare variazioni di quota sempre più ampie 32

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera RELAZIONE TRA PRESSIONE E QUOTA VARIAZIONI DI QUOTA CORRISPONDENTI AD UNA VARIAZIONE DI PRESSIONE DI 1 h. Pa n t = costante = 0°C – 8 metri al livello del mare – 16 metri a 5500 metri – 32 metri a 11000 metri – 64 metri a 16500 metri 33

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera RELAZIONE TRA PRESSIONE E TEMPERATURA n a seguito di variazioni di temperatura al suolo: variazioni densità aria variazioni di pressione n variazioni di pressione al suolo: – stagionali n estate: max su oceani - min su continenti (inverno opposto) – giornaliere n n meno di 1 h. Pa zone temperate, qualche h. Pa Tropici due massimi e due minimi nelle 24 ore – massimi alle 10 e 22 locali – minimi alle 16 e 4 locali – irregolari n dinamiche – compressioni e rarefrazioni aria legate a circolazione generale n termiche – legate all’andamento del tempo (perturbazioni) – variazioni anche consistenti (10 -20 h. Pa) 34

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera RELAZIONE PRESSIONE-QUOTA-TEMPERATURA n CONFRONTO TRA PRESSIONI MISURATE riduzione al livello medio del mare (Mean Sea Level): – – n confrontare pressioni misurate in diverse località determinare la variazione orizzontale della pressione riferita a superficie di altezza costante (MSL) tabelle trasformano pressione da misurata in MSL riduzione a 0°C – necessaria con barometri a mercurio – mercurio caldo è meno denso del mercurio freddo: colonna Hg più alta per equilibrare stessa pressione atm – tabelle riducono a 0°C le letture del barometro 35

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera RELAZIONE PRESSIONE-QUOTA-TEMPERATURA RIDUZIONE DELLA PRESSIONE AL MSL n QFE – pressione reale all’altezza di un aeroporto n QFF – riduzione QFE a MSL in atmosfera reale – aggiunge al QFE la pressione equivalente all’altezza luogo – la correzione è funzione: p 0 pressione al livello inferiore n p pressione al livello superiore n coefficiente dilatazione termica dei gas = 1/273 n t temperatura media strato considerato (dato incognito!) – trasformazione tramite tabelle n 36

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera SUPERFICI ISOBARICHE n costruire superficie 3 D di punti uguale pressione n rilevare quota punti con determinati valori pressione – sondaggio atmosferico n l’altezza di punti aventi uguale pressione: – varia da località – dipende condizioni aria al suolo – influisce sui movimenti masse d’aria in quota e suolo n costruzione di superfici isobariche: – unione punti di uguale pressione a quote diverse 37

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera SUPERFICI ISOBARICHE n su una superficie isobarica: – tutti i punti hanno uguale pressione ma quote diverse – isoipse uniscono punti stessa quota (intervalli di 40 o 60 metri) n distanza tra superfici isobariche: – dipende dalla temperatura aria intermedia n n temperatura alta, aria dilata, distanza cresce temperatura bassa, aria comprime, distanza diminuisce massime o minime altezza di superfici isobariche corrispondono max o min pressioni in quota superfici isobariche standard (uso aeronautico): – 850 700 500 400 300 200 h. Pa 38

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera COSTRUZIONE DI CARTE METEOROLOGICHE CARTE DI PUNTI AD ALTEZZA COSTANTE le ISOBARE uniscono i punti di ugual pressione 39

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera COSTRUZIONE DI CARTE METEOROLOGICHE CARTE DI PUNTI A PRESSIONE COSTANTE Le ISOIPSE uniscono i punti di uguale altezza 40

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera I. S. A. : ICAO STANDARD ATMOSPHERE n n proprietà a MSL (Mean Sea Level), latitudine 45° – – – temperatura pressione peso molec. densità umidità rel. temperatura 15°C 760 mm. Hg = 1013, 25 h. Pa 28, 966 1, 226 kg/m 3 15% – 15°C al MSL – troposfera (da MSL a 11 km) n temperatura decresce di 0, 65°C /100 m (gradiente termico verticale ) – tropopausa: n n 11 km -56, 5° C da 11 a 20 km costante 41

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera I. S. A. : ICAO STANDARD ATMOSPHERE Pressione h. Pa 1000 850 700 500 400 300 200 100 50 30 20 10 livelli isobarici standard Altitudine m ft 111 364 1457 4781 3012 9882 5574 18289 7185 23574 9164 30065 11784 38662 16180 53083 20576 67507 23849 78244 26481 86881 31055 101885 Temperatura °C + 14, 3 + 5, 5 - 4, 6 - 21, 2 - 31, 7 - 44, 6 - 56, 5 - 55, 9 - 52, 7 - 50, 0 - 45, 5 42

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera ALTIMETRIA n n altimetri tarati in atmosfera I. S. A. regolazione altimetri per altitudine sul MSL – QFF: indicazioni errate se andamento temperatura non è I. S. A. – introduzione del QNH n QNH – riduzione QFE a MSL in atmosfera standard – aggiunge al QFE la pressione equivalente all’altezza luogo – funzione della variazione standard della temperatura n gradiente termico verticale = 0, 65°C / 100 metri – obbligo regolare altimetri su QNH: n n fuori da spazi aerei controllati sotto altezza 3000 ft negli spazi aerei controllati sotto livello transizione 43

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera ALTIMETRIA n QNE – valore superficie standard 1013 h. Pa – altimetro settato su QNE indica livelli di volo – obbligo regolare altimetri su QNE: n fuori da spazi aerei controllati al di sopra altezza 3000 ft n negli spazi aerei controllati al di sopra livello transizione n su oceani o zone dove non disponibili informazioni aggiornate – Standard Pressure Regions su carte aeronautiche – aeromobili con altimetro su QNE: n possibile assicurare adeguata separazione verticale 44

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera SISTEMI BARICI AL SUOLO n riportare su carta geografica: – posizione stazioni di misura pressione – pressione ridotta al livello del mare n tracciare le isobare – collegare località con uguale pressione MSL – le isobare si tracciano ad intervalli di 4 h. Pa – può essere necessario interpolare n evidenziare le zone dove la pressione: – aumenta progressivamente (alta pressione - anticicloni) – diminuisce progressivamente (bassa pressione - cicloni) 45

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera SISTEMI BARICI AL SUOLO 46

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera SISTEMI BARICI AL SUOLO ANTICICLONI zone di pressione crescente verso l’interno pressione alta relativamente ai valori circostanti 47

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera SISTEMI BARICI AL SUOLO ANTICICLONI n indicati con la lettera H sulle mappe meteo n valore medio centrale 1024 h. Pa n registrati anche valori oltre i 1050 h. Pa n divergenza al suolo: – aria in quota viene richiamata al suolo – espulsa dal centro verso l’esterno – esce assumendo rotazione oraria – il processo si oppone alla formazione di nubi – convergenza in quota 48

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera SISTEMI BARICI AL SUOLO CICLONI (o DEPRESSIONI o CENTRI DI MINIMA) zone di pressione decrescente verso l’interno pressione bassa relativamente ai valori circostanti 49

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera SISTEMI BARICI AL SUOLO CICLONI n indicati con la lettera L sulle mappe meteo n valore centrale raramente sotto 980 h. Pa n convergenza al suolo – aria richiamata dall’esterno verso il centro – entra assumendo rotazione antioraria – nel centro viene innalzata in quota – processo favorevole alla formazione di nubi – divergenza in quota 50

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Proprietà dell’Atmosfera SISTEMI BARICI AL SUOLO CICLONI la convergenza dell’aria favorisce lo sviluppo di nubi 51

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Cenni di Termodinamica Atmosferica GRANDEZZE TERMODINAMICHE n energia – esprime la capacità di un corpo a compiere lavoro n energia cinetica – posseduta da un corpo grazie al suo movimento – proporzione al quadrato della velocità Ec=½mv 2 n temperatura (di un solido, liquido o gas) – relativamente alle particelle costituenti è: n n n indice del loro grado di agitazione correlata alla loro velocità media en. cinetica media calore – forma di energia – da un corpo ad altro con diversa temperatura 52

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Cenni di Termodinamica Atmosferica SCALE TERMOMETRICHE DEFINIZIONI E CONVERSIONI 53

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Cenni di Termodinamica Atmosferica PROPAGAZIONE DEL CALORE n conduzione – tipico dei solidi – tra due corpi a contatto o tra parti stesso corpo n convezione – tipico dei fluidi – correnti convettive: n si scalda una sezione di fluido n le molecole si spostano all’interno del fluido n trasporto di energia cinetica trasporto di calore 54

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Cenni di Termodinamica Atmosferica PROPAGAZIONE DEL CALORE n irraggiamento (trasferimento radiativo) – propagazione nel vuoto alla velocità luce – tipico del sistema Sole - Terra – assenza di materia – onde elettromagnetiche assorbite e trasformate in calore – corpo emittente: n quantità di radiazione emessa dipende dalla temperatura – corpo assorbente: n quantità di radiazione assorbita dipende dalla superficie n albedo: rapporto tra radiazione riflessa e radiazione totale 55

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Cenni di Termodinamica Atmosferica ALBEDO RELAZIONE TRA ALBEDO - TEMPERATURA E ALBEDO CARATTERISICA DI ALCUNE SUPERFICI TERRESTRI 56

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Cenni di Termodinamica Atmosferica BILANCIO TERMICO ATMOSFERICO n Sole e Terra emettono energia con un massimo: – Sole: regione visibile VIS dello spettro elettromagnetico – Terra: regione infrarossa IR dello spettro elettromagnetico n radiazione solare VIS raggiunge il suolo terrestre – atmosfera trasparente a radiazione solare VIS – riscaldamento Terra per assorbimento di radiazione solare IR n n Terra emette radiazione infrarossa IR emissione IR Terra parzialmente dispersa nello spazio – parziale assorbimento di radiazione IR da parte atmosfera – riscaldamento atmosfera e riemissione di radiazione IR n Terra assorbe emissione IR atmosfera – riscaldamento Terra (effetto serra) 57

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Cenni di Termodinamica Atmosferica BILANCIO TERMICO ATMOSFERICO MASSIMI DI EMISSIONE ENERGETICA SOLARE (VISIBILE) E TERRESTRE (INFRAROSSO) Sole e Terra presentano emissione caratteristica di corpi neri, rispettivamente a temperature di 6000 K e 255 K 58

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Cenni di Termodinamica Atmosferica BILANCIO TERMICO ATMOSFERICO n il sistema Terra + atmosfera: – riceve 100 unità di radiazione dal Sole: n n 30 disperse (albedo totale) 70 assorbite: – 19 da nubi e atmosfera – 51 dal suolo n la superficie terrestre emette: – 6 unità IR disperse nello spazio – 111 unità assorbite IR dall’atmosfera n l’atmosfera terrestre emette: – 64 unità IR disperse nello spazio – 96 unità assorbite dalla superficie terrestre 59

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Cenni di Termodinamica Atmosferica BILANCIO TERMICO ATMOSFERICO n il sistema Sole / Terra + atmosfera: – unità IR disperse nello spazio: 64+6=70 bilancio con le 70 assorbite equilibrio radiativo n la superficie terrestre: – unità ricevute: 51 sole + 96 IR = 147 – unità disperse: 6 IR +111 IR = 117 fuori bilancio n n vi è radiazione in eccesso da dissipare altrimenti la superficie terrestre brucerebbe 60

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Cenni di Termodinamica Atmosferica BILANCIO TERMICO ATMOSFERICO n trasferimento di calore sensibile: – sensibile: che si può misurare (termometri) – calore si sposta da una località all’altra – variazioni di temperatura in superficie n trasferimento di calore latente: – calore assorbito dall’acqua che evapora – CALORE LATENTE DI EVAPORAZIONE n – – – 600 calorie per trasformare in vapore 1 gr acqua le correnti convettive trasportano vapore (e energia) vapore che condensa restituisce la stessa l’energia CALORE LATENTE DI CONDENSAZIONE n 600 cal per ogni gr di vapore che condensa 61

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Cenni di Termodinamica Atmosferica BILANCIO TERMICO ATMOSFERICO RADIAZIONE SOLARE INCIDENTE E BILANCIO ENERGETICO 62

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Cenni di Termodinamica Atmosferica BILANCIO TERMICO ATMOSFERICO TRASFERIMENTO DI CALORE SENSIBILE E LATENTE 63

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Cenni di Termodinamica Atmosferica ESCURSIONE TERMICA GIORNALIERA n curva insolazione solare – ha il massimo a mezzogiorno n curva emissione IR terrestre – ha il massimo alcune ore dopo n tempo necessario a superficie terrestre per assorbire radiazione solare VIS e riemettere radiazione IR n l’aria si scalda assorbendo radiazione infrarossa n temperatura massima giornaliera viene registrata nel primo pomeriggio 64

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Cenni di Termodinamica Atmosferica ESCURSIONE TERMICA GIORNALIERA n sovrapponendo le due curve di emissione: – se curva insolazione supera curva emissione IR: aumento della temperatura – temperatura sale fino curva IR supera curva sole: incrocio tra due curve segna massima diurna circa metà pomeriggio – temperatura cala fino curva sole supera curva IR: incrocio tra due curve segna minima notturna subito dopo sorgere del sole 65

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Cenni di Termodinamica Atmosferica ESCURSIONE TERMICA GIORNALIERA MASSIME E MINIME GIORNALIERE IN FUNZIONE DELLE CURVE DI IRRAGGIAMENTO SOLARE E DI EMISSIONE INFRAROSSA TERRESTRE 66

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Cenni di Termodinamica Atmosferica ESCURSIONE TERMICA GIORNALIERA n notte: – forte emissione IR e assenza di irraggiamento – con cielo sereno radiazione IR dispersa nello spazio – il terreno si raffredda (raffreddamento radiativo) – l’aria è un cattivo conduttore di calore – solo lo strato di aria vicino suolo diviene freddo – al suolo aria più densa che a quote successive – assenza di rimescolamento convettivo – alterato il profilo termico della bassa troposfera – si forma una inversione termica 67

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Cenni di Termodinamica Atmosferica ESCURSIONE TERMICA GIORNALIERA RISCALDAMENTO DIURNO E DEFINIZIONE DI CALORE SPECIFICO 68

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Cenni di Termodinamica Atmosferica ESCURSIONE TERMICA GIORNALIERA RAFFREDDAMENTO NOTTURNO E FORMAZIONE DI INVERSIONE TERMICA 69

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica CIRCOLAZIONE GENERALE ATMOSFERICA n cause fondamentali – differente riscaldamento nelle diverse regioni del globo n n riscaldamento maggiore nelle zone tropicali, minore nelle polari n necessità di trasferire calore da equatore verso poli fine ultimo della circolazione generale atmosferica – ridistribuzione del calore solare (calore sensibile) – riduzione del divario termico tra equatore e polo 70

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica CIRCOLAZIONE GENERALE ATMOSFERICA n caso ipotetico – Terra non in rotazione e superficialmente omogenea (oceani) unica circolazione convettiva meridiana a scala emisferica Cella di Hadley: n salita di aria in quota all’equatore n flusso in quota verso i poli n discesa di aria al suolo ai poli n flusso in superficie verso equatore 71

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica CIRCOLAZIONE GENERALE ATMOSFERICA n caso reale – Terra in rotazione con periodo 24 h n modello a singola Cella di Hadley non più plausibile n modello complesso di circolazione atmosferica n da unica circolazione meridiana a sistema di tre circolazioni: – meridiana interpropicale o Cella di Hadley 0° - 30°N – extratropicale o Cella di Ferrel 30°N - 60°N – cella polare 60°N - 90°N – la rotazione terrestre interviene sulla circolazione atmosferica n introduzione della forza deviante o deviazione di Coriolis 72

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica FORZA DEVIANTE o DEVIAZIONE DI CORIOLIS NELL’EMISFERO NORD, UN CORPO IN MOVIMENTO VIENE DEVIATO VERSO DESTRA RISPETTO AD UN OSSERVATORE AL SUOLO 73

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica EFFETTI DELLA FORZA DEVIANTE SIMMETRIA CIRCOLAZIONE EMISFERO SUD n deviazione Coriolis agisce in direzione opposta n circolazione atmosferica speculare emisfero nord n a seguire sempre riferimento a emisfero nord – sostituire “nord” con “sud” per riferirsi all’emisfero sud n emisfero nord: alisei da nord-est emisfero sud: alisei da sud-est – “est” e “ovest” si mantengono inalterati nei due emisferi n venti permanenti medie latitudini sempre occidentali 74

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica CIRCOLAZIONE GENERALE ATMOSFERICA n circolazione come insieme di moti a diversa scala n scala moti atmosferici – moti verticali n massima estensione: intero spessore troposfera – moti orizzontali meridiani n forte componente in direzione meridiana n massima estensione: fascia latitudinale di 30° – moti orizzontali zonali n forte componente in direzione paralleli n massima estensione: intera circonferenza terrestre 75

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica CIRCOLAZIONE GENERALE ATMOSFERICA n conseguenze – venti permanenti superficiali n nordorientali intertropicali (alisei) n venti occidentali medie latitudini (westerlies) n venti orientali polari – sistemi barici dinamici (a carattere permanente) n basse equatoriali n alte subtropicali n basse polari n alte artiche 76

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica SISTEMI BARICI DINAMICI n originati dai moti verticali aria n fasce circumpolari di: – moti conseguenti dinamica circolazione generale – bassa pressione n n corrispondenza alle fasi ascendenti di aria in quota equatore, circoli polari – alta pressione n n n corrispondenza alle fasi discendenti di aria al suolo tropici, calotte artiche (poli) nuclei barici dinamici – punti di massimo e minimo barico relativo interni alle fasce n n anticicloni rinforzati su Azzorre, Bermuda, Pacifico orientale cicloni accentuati su Aleutine e Islanda – mantengono stesso andamento in quota e al suolo n H (oppure L) in quota su H (oppure L) al suolo 77

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica CIRCOLAZIONI TERMICHE n n originano da gradiente orizzontali di temperatura inizialmente superfici isobariche parallele suolo – in assenza di gradiente barico n diverso riscaldamento del suolo a pressione costante – l’aria scaldata si espande e diminuisce la densità – l’aria raffreddata si contrae e diminuisce la densità n n superfici isobariche inclinate all’aumentare della quota si origina gradiente barico in quota – alta pressione su zona calda – bassa pressione su zona fredda 78

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica CIRCOLAZIONI TERMICHE n aria fluisce in quota da zona calda verso zona fredda n perdita di massa in colonna d’aria su zona calda – diminuisce pressione al suolo su zona calda n guadagno di massa in colonna d’aria su zona fredda – aumenta pressione al suolo su zona fredda n gradiente barico al suolo opposto a quello in quota n aria fluisce al suolo da zona fredda verso zona calda – circolazione al suolo come flusso di ritorno di quelle in quota 79

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica CIRCOLAZIONI TERMICHE EFFETTO DI DIVERSO RISCALDAMENTO AL SUOLO SU UN CAMPO BARICO UNIFORME: AVVIO DI CIRCOLAZIONE TERMICA IN QUOTA 80

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica CIRCOLAZIONI TERMICHE EFFETTO DI DIVERSO RISCALDAMENTO AL SUOLO SU UN CAMPO BARICO UNIFORME: CIRCOLAZIONE TERMICA COMPLETA 81

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica CIRCOLAZIONI TERMICHE n stesso origine per fenomeni a scale molto diverse: – mesoscala (centinaio di km): brezze – sinottica (decine di migliaia di km): monsoni n campi barici di origine termica – andamento in quota opposto rispetto al suolo n n H (oppure L) al suolo con L (oppure H) in quota caratteristiche della circolazione termica: – vento al suolo da zone fredde verso zone calde – inversione periodica della circolazione n esempi di circolazioni termiche – brezze: periodo di dodici ore – monsoni: periodo di sei mesi 82

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica CIRCOLAZIONI TERMICHE ESEMPI DI CIRCOLAZIONI A MESOSCALA: BREZZE DI MARE E BREZZE DI VALLE 83

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica CIRCOLAZIONE EXTRATROPICALE n insieme di circolazioni frazionate – variabilità in intensità ed estensione n incontro tra masse aria fredda polare e calda tropicale – separate dalla linea del fronte polare n formazione di vortici (cicloni extratropicali) – serie vortici ciclonici separati da cellule anticicloniche n scambio termico internamente a ciascun vortice – afflusso di aria calda anteriormente al vortice – afflusso di aria fredda posteriormente al vortice 84

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica CIRCOLAZIONE EXTRATROPICALE n i cicloni extratropicali – fenomeni caratterizzati da: n n – – – scala spaziale ordine centinaia di miglia scala temporale ordine alcuni giorni depressioni interne al campo barico (perturbazioni) energia da discontinuità termica del fronte polare muovono da ovest verso est vortici inseriti nel flusso dei venti occidentali detti anche n n minimi frontali cicloni frontali 85

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica CIRCOLAZIONE EXTRATROPICALE n il fronte polare – separa masse d’aria fredda polare e calda tropicale – circa latitudine 60°N n fascia bassa pressione polare – convergenza dei venti superficiali n venti orientali polari n venti occidentali medie latitudini 86

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica CICLOGENESI DELLE MEDIE LATITUDINI FORMAZIONE DI CICLONI EXTRATROPICALI n fase stazionaria – fronte polare stabile – attraverso linea fronte n rapida variazione di temperatura e umidità n wind shear 87

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica CICLOGENESI DELLE MEDIE LATITUDINI n fase sviluppo – creazione punto di minimo barico lungo fronte polare n elevato gradiente termico – deformazione “ad onda” della linea fronte polare n fronte freddo e caldo – avvio rotazione antioraria masse aria intorno a minimo n n approfondimento minimo e formazione ciclone inserito nel flusso occidentale – trasla verso est a 15 - 20 kt 88

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica CICLOGENESI DELLE MEDIE LATITUDINI n fronte caldo – – n ad est del minimo dove ciclone “spinge” aria calda verso nord fronte freddo – ad ovest del minimo – dove ciclone “tira” aria fredda verso sud n settore caldo – tra i due fronti – a sud del minimo 89

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica CICLOGENESI DELLE MEDIE LATITUDINI n fase maturità – fronte freddo raggiunge e sovrappone fronte caldo – formazione occlusione – settore caldo spinto in quota – aumento pressione centrale – progressivo indebolirsi ed esaurirsi del vortice – ripristino linea fronte polare 90

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica FRONTI n definizione – FRONTE: zona di transizione tra due diverse masse d’aria n proprietà – estensione orizzontale ordine centinaia miglia – estensione temporale ordine settimana – classificati in base al movimento n freddo massa aria fredda in avanzamento n caldo massa aria calda in avanzamento n stazionario assenza movimenti apprezzabili n occluso fronte freddo sovrappone fronte caldo 91

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica FRONTI n proprietà – per definizione, il fronte identificato su carte al suolo n ma la superficie frontale ha estensione tridimensionale n in quota si hanno fenomeni riconducibili a fronte al suolo – i fronti non sono linee o superfici sottili – transizione tra masse d’aria avviene in una zona frontale – spessori caratteristici da 0. 5 a più di 100 miglia n spessore inferiore in prossimità suolo n aumenta con quota – sede di fenomeni pericolosi per il volo n forte turbolenza e wind shear 92

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica FRONTE CALDO n n zona dove aria calda sostituisce aria fredda traslazione da SW a NE dietro fronte aria più calda e umida rappresentato da linea rossa con semicerchi diretti verso aria fredda in direzione del moto 93

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica FRONTE CALDO n aria calda scivola lenta su aria fredda – aria calda meno densa e pesante di quella fredda – aria calda scivola su cuneo di aria fredda n superficie frontale inclinata di pochi gradi 94

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica FRONTE CALDO n formazione di nubi stratiformi – innalzandosi, aria calda raffredda e condensa – lenta risalita produce nubi stratiformi n nubi con dimensione orizzontale preponderante – nubi di altezza decrescente ad approssimarsi del fronte n NUBI ALTE: cirri, cirrostrati n NUBI MEDIE: altocumuli, altostrati n NUBI BASSE: strati, nembostrati 95

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica FRONTE CALDO 96

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica FRONTE CALDO n precipitazioni – – n appaiono con altostrati pioggia debole o moderata, pioviggine, neve debole intensità, lunga durata a volte evaporano prima del suolo (virga) variazioni caratteristiche – vento: – temperatura: ruota da SSE a SSW lento aumento n lieve flessione se presenza di virga – pressione: rapida diminuzione – umidità relativa: lento aumento, rapido nelle precipitazioni – visibilità: peggioramento 97

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica FRONTE FREDDO n n zona dove aria fredda sostituisce aria calda traslazione da NW a SE dietro fronte aria più fredda e secca rappresentato da linea blu con triangoli diretti verso aria calda in direzione del moto 98

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica FRONTE FREDDO n aria fredda spinge via violentemente aria calda – aria fredda più densa e pesante di quella calda – aria fredda si incunea sotto quella calda – aria calda sbalzata lungo la linea frontale 99

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica FRONTE FREDDO n formazione di nubi cumuliformi – innalzandosi, aria calda raffredda e condensa – violento innalzamento produce nubi cumuliformi n nubi con dimensione verticale preponderante n cumuli, cumulonembi – nubi disposte lungo la linea frontale n precipitazioni – rovesci di pioggia, temporali – forte intensità, breve durata 100

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica FRONTE FREDDO 101

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica FRONTE FREDDO n variazioni caratteristiche – vento: – temperatura: – pressione: ruota da SSW a WNW con raffiche rapida diminuzione rapido aumento – umidità relativa: diminuzione – visibilità: buona, tranne che nelle precipitazioni 102

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica Un ciclone extratropicale, ripreso dal satellite polare NOAA il giorno 18 Luglio 2001 alle ore 5. 24 UTC. 103

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica ESAURIMENTO DI UNA PERTURBAZIONE n fronte caldo e freddo ruotano attorno minimo barico n fronte freddo più rapido di quello caldo – raggiunge e si sovrappone a quello caldo – si forma occlusione o fronte occluso (caldo o freddo) n si ripristina la linea del fronte polare stazionario – a meno di nuovi squilibri (afflussi di aria esterna al ciclone) 104

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica FRONTE OCCLUSO 105

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica FRONTE OCCLUSO A CARATTERE FREDDO A CARATTERE CALDO 106

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica FRONTE OCCLUSO FREDDO n l’aria fredda post fronte freddo – più fredda rispetto a quella pre fronte caldo n aria calda intermedia – completamente innalzata dal suolo – condensazione rilascia calore latente n ultima energia disponibile per ciclone – terminano i processi di innalzamento aria umida n n il ciclone inizia a morire tempo meteorologico – condizioni prefrontali calde prima del passaggio occlusione – piogge e rovesci al passaggio dell’occlusione – condizioni postfrontali fredde dopo il passaggio occlusione 107

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Circolazione Atmosferica FRONTE OCCLUSO CALDO n l’aria fredda post fronte freddo – più calda di quella pre fronte caldo – scivola su questa, come in normale fronte caldo n aria calda intermedia – completamente innalzata dal suolo n tempo meteorologico – simile a fronte caldo – precipitazioni più intense – vento più a raffiche e variabile 108

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento IL VENTO n n spostamento orizzontale di masse d’aria origine da: – – – n variazioni di temperatura dislivello barico tra due regioni rotazione terrestre forze coinvolte: – – forza di gradiente forza deviante forza centrifuga forza d’attrito 109

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento FORZA DI GRADIENTE n n origina il movimento delle masse d’aria moto dalle regioni di H a quelle di L pressione moto perpendicolarmente alle isobare intensità proporzionale al dislivello barico 110

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento FORZA DEVIANTE O DI CORIOLIS DEVIAZIONE DI CORIOLIS (Emisfero Nord) un corpo in movimento viene deviato verso destra rispetto ad un osservatore al suolo n la deviazione dipende da latitudine e velocità: – a parità di latitudine: n venti deboli: deviazione minore n venti intensi: deviazione maggiore – a parità di velocità: n venti equatoriali: deviazione minore n venti polari: deviazione maggiore 111

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento FORZA CENTRIFUGA n n moto di masse d’aria su traiettoria curvilinea aria soggetta ad una forza centrifuga avente: – – – direzione perpendicolare alla traiettoria verso esterno alla curvatura intensità: n n n proporzionale alla velocità del vento inversamente proporzionale al raggio traiettoria (isobara) forza centrifuga significativa in caso di: – alte velocità – isobare di corto raggio 112

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento FORZA D’ATTRITO n azione dell’ambiente sui bassi strati atmosfera n la forza di attrito: – varia con la natura e la configurazione terreno – più intesa su terreno accidentato, meno sul mare – diminuisce con la quota (nulla a 1000 metri circa) – si oppone al movimento massa d’aria – intensità proporzionale al movimento massa d’aria 113

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento MATEMATICAMENTE…. n su una massa d’aria unitaria agiscono le seguenti forze: – f. di gradiente G(unità di massa) = (1/ ) ( p/ x) – f. deviante D(unità di massa) = 2 v sen – f. centrifuga C(unità di massa) = v 2 / r – f. di attrito A(unità di massa) = K v n densità aria n p/ x dislivello barico (variazione di pressione con distanza) n velocità angolare Terra; ( = 729 10 -7 rad/s) n v velocità vento n latitudine geografica (sen equat = 0; sen poli = 1) n r raggio curvatura traiettoria (isobara) n K coefficiente d’attrito 114

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento COMPOSIZIONE DELLE FORZE VENTO IN QUOTA o GEOSTROFICO vento di gradiente vento geostrofico propriamente detto vento geostrofico con componente ciclostrofica VENTO AL SUOLO 115

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento VENTO DI GRADIENTE n caso: – D=0 n n n assenza di movimento: lungo linea Equatore: Terra non in rotazione: v=0 se = 0° sen = 0 ( MOLTO IPOTETICO !! ) – C=0 n traiettoria rettilinea – A=0 n n vento in quota allora: – massa d’aria soggetta solo a forza di gradiente G – muove da alte verso basse pressioni – ha direzione perpendicolare a isobare 116

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento VENTO DI GRADIENTE 117

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento VENTO GEOSTROFICO n caso: – C=0 n traiettoria rettilinea – A=0 n n vento in quota particella di aria a riposo: – inizia movimento per effetto sola forza di gradiente G n non appena velocità del vento v 0: – particella risente forza deviante di Coriolis D 118

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento VENTO GEOSTROFICO n la deviazione di Coriolis: – aumenta con velocità vento – produce una rotazione direzione vento verso destra n quando D uguaglia G: – il vento ha direzione parallela alle isobare – la deviazione di Coriolis non ha più effetto n altrimenti vento spirerebbe contrario a G (impossibile) 119

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento VENTO GEOSTROFICO 120

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento MATEMATICAMENTE…. EQUAZIONE DEL VENTO GEOSTROFICO G+D=0 G=D sostituendo i valori di G e D si ottiene: VELOCITA’ DEL VENTO GEOSTROFICO v = (1/ ) ( p/ x) / 2 sen v = (1/f ) ( p/ x) 121

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento VENTO GEOSTROFICO CICLOSTROFICO n caso: – C 0 n traiettoria curvilinea – A=0 n n vento in quota equilibrio tra G, D e C: – se circolazione ciclonica: G ha direzione interna L; C esterna n D equilibra la differenza tra G e C: D = G - C – se circolazione anticiclonica: n G ed C hanno entrambe direzione esterna H n D equilibra la somma tra G e C: D = G + C n 122

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento VENTO GEOSTROFICO CICLOSTROFICO CIRCOLAZIONE CICLONICA 123

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento VENTO GEOSTROFICO CICLOSTROFICO CIRCOLAZIONE ANTICICLONICA 124

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento MATEMATICAMENTE…. EQUAZIONE VENTO CICLOSTROFICO G+D+C=0 D=G C caso “ + “: circolazione anticiclonica caso “ - “: circolazione ciclonica Componente ciclostrofica significativa in caso di: n alte velocità n isobare di corto raggio 125

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento In conclusione: n il vento geostrofico è un vento teorico che: – approssima bene il vento reale in quota – ha velocità costante (vento stazionario) – si muove parallelamente alle isobare lasciando: REGOLA DI BUYS BALLOT PER VENTO GEOSTROFICO n n emisfero nord: basse pressioni a sinistra - alte a destra emisfero sud: contrario – velocità proporzionale al dislivello barico n a pari distanza: maggiore differenza pressione, più alta velocità n su una mappa meteo: isobare strette alta velocità vento 126

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento VENTO AL SUOLO n Forza dovuta all’attrito (caso A 0) – rallenta la velocità – devia il vento geostrofico verso basse pressioni – nulla oltre quota di 1000 metri 127

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento VENTO AL SUOLO n sugli oceani: – velocità 70% velocità vento geostrofico – deviazione di 10°-20° direzione vento geostrofico n sui continenti: – velocità 40% velocità vento geostrofico – deviazione di 40°-50° direzione vento geostrofico n a quota di 1000 metri: – attrito nullo – vento geostrofico 128

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento VENTO AL SUOLO 129

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento MATEMATICAMENTE…. R=G+D+C+A n EQUAZIONE GENERALE DEL VENTO se R = 0: n se R 0: – la particella mantiene velocità costante n Primo Principio Dinamica: un corpo tende a mantenere il proprio stato di quiete o di moto rettilineo uniforme, fino a quando non intervengono cause esterne (forze) a sollecitarlo. – variazione in velocità o direzione della particella n Secondo Principio Dinamica: quando ad un corpo di massa m viene applicata una forza F, esso acquista un’accelerazione a, con verso e direzioni coincidenti alla forza, tale per cui F = m a 130

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento RAPPRESENTAZIONE DEL VENTO n il vento viene: – identificato con la direzione di provenienza n il vettore vento: – punta nel verso di scorrimento – è munito di “barbe” in coda, che ne rappresentano l’intensità: n 5 nodi: trattino corto n 10 nodi: trattino lungo n 50 nodi: triangolino 131

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento UNITA’ DI MISURA DEL VENTO n l’intensità del vento viene misurata in: – chilometri per ora KM/H – metri per secondo M/S – nodi KT 1 KT = 1, 852 KM/H = 0, 5144 M/S n unità di misura: – – – ICAO prevede KM/H la scelta è lasciata a decisione nazionale KT riconosciuto come standard a tempo indeterminato (anche l’Italia lo ha adottato) – M/S utilizzato nell’est europeo 132

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento LA SCALA ANEMOMETRICA BEAUFORT 133

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento LA ROSA DEI VENTI Il nome dei venti è stato assegnato dai Veneziani, che chiamarono, avendo come centro il Mar Ionio: Grecale: da NE (Grecia) Maestrale: da NW (Venezia) Scirocco: da SE (Siria) Libeccio: da SW (Libia) 134

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento LA ROSA DEI VENTI 135

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento VENTI PARTICOLARI n venti permanenti – alisei (trade winds) – venti occidentali (westerlies) n venti periodici – monsoni – brezze di mare e di terra n venti catabatici o di caduta – il foehn 136

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento LE BREZZE DI MARE E DI TERRA n ore diurne: – – suolo si scalda più velocemente del mare aria a contatto con il suolo: n n n diviene più calda di quella a contatto con il mare si solleva in quota determina un richiamo dal mare di aria nei bassi strati brezza di mare – la brezza di mare: n n si manifesta dalla tarda mattinata intensità max nel pomeriggio si annulla in serata ore notturne: – – suolo si raffredda più rapidamente del mare nei bassi strati si determina un flusso contrario brezza di terra (da mezzanotte a poco dopo alba) 137

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento LE BREZZE DI MARE E DI TERRA n n limitato strato atmosferico in quota hanno venti di ritorno: – intensità più debole – chiudono il ciclo verticale della circolazione n intensità: – – n modesta (10 - 20 nodi) brezza di mare più forte brezza terra il regime delle brezze: – viene solitamente mascherato da altri venti – può modificare intensità e direzione venti persistenti 138

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento LE BREZZE DI MONTE E DI VALLE n ore diurne: – maggior riscaldamento dei pendii – aria più leggera tende a portarsi in quota – richiamo di aria da fondo valle brezze di valle n ore notturne: – forte raffreddamento notturno aria lungo i pendii – aria più pesante scivola a valle anche aiutata da gravità brezze di monte 139

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento IL FOEHN: EFFETTO STAU-FOEHN n n vento di caduta caldo e asciutto (UR del 18 -20%) aria fredda umida da Atlantico settentrionale: – impatta l’arco alpino – sopravvento aria umida in ascesa: n n si raffredda di -0, 6°C/100 m) scarica umidità (stau - foehn wall) – sottovento aria secca in discesa: n n n si scalda di +1°C/100 m scende verso Pianura Padana (foehn) effetto stau-foehn: – – presente su tutte catene montuose nomi diversi: n n chinook sulle Montagne Rocciose ghibli in Libia 140

Corso di Meteorologia Generale per il VDS Il Vento Una bella immagine di foehn ripresa dal satellite Meteosat, nel campo del visibile, il 10 Marzo 2000 alle ore 12. 00 UTC 141