Masse daria Le masse daria sono grandi porzioni

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Masse d’aria Le masse d’aria sono grandi porzioni d’aria aventi le medesime caratteristiche di

Masse d’aria Le masse d’aria sono grandi porzioni d’aria aventi le medesime caratteristiche di umidità e temperatura. m. A c. P Vengono classificate in funzione delle località dove si originano (regioni sorgente) Sono individuate e classificate con due lettere. m. P c - continentali m - marittime m. T c. T P - polare T – tropicale A - artica Le masse d’aria si muovono dalle loro zone di origine. Le zone di contatto tra masse d’aria diverse prendono il nome di fronte. 1

Condizioni necessarie per la formazione di masse d’aria n Una superficie le cui proprietà

Condizioni necessarie per la formazione di masse d’aria n Una superficie le cui proprietà (temperatura e umidità) siano relativamente uniformi. n Flussi divergenti che eliminino i contrasti e producano masse d’aria omogenee. n Equilibrio tra il suolo e l’aria. 2

Tipi di Masse d’Aria n ARTICA (A) – Si origina da un’area di alte

Tipi di Masse d’Aria n ARTICA (A) – Si origina da un’area di alte pressioni permanenti in corrispondenza del Polo Nord. Un debole flusso di aria sul pack marino consente a quaesta massa d’aria di formarsi. Generalmente è asciutta in quota e fredda e stabile nei bassi strati. n ANTARTICA (AA) – Regione dove si formano masse d’aria estremamente fredde. Assume questa denominazione solo sul continente Antartico. Prima che l’aria possa raggiungere altre terre emerse, essa si modifica e diviene aria Polare Marittima. 3

Tipi di Masse d’Aria n CONTINENTALE POLARE (c. P) – Ha origine nei territori

Tipi di Masse d’Aria n CONTINENTALE POLARE (c. P) – Ha origine nei territori dominati dall’anticiclone Russo-Siberiano o Canadese. A causa dell’assenza di grandi bacini d’acqua, questa massa d’aria è molto secca. n MARITTIMA POLARE (m. P) – Le aree di formazione di questa massa d’aria sono le aree polari deglaciate intorno ai 60 deg latitudine, Nord e Sud. Queste masse d’aria sono fredde e umide anche se il contenuto in umidità è limitato a causa delle basse temperature. 4

Tipi di Masse d’Aria n CONTINENTALE TROPICALE (c. T): – Si forma su territori

Tipi di Masse d’Aria n CONTINENTALE TROPICALE (c. T): – Si forma su territori caldi e asciutti intorno ai 25 o nord e sud tipo il deserto del Sahara o il deserto Arabico o le aree interne dell’Australia. Come le aree sulle quali essa si origina, l’aria sarà molto calda e asciutta. n MARITTIMA TROPICALE (m. T): – Si origina nella grande fascia degli anticicloni subtropicali L’alta pressione vi permane per gran parte dell’anno favorendo il ristagno e la formazione di grandi masse d’aria. L’aria è calda a causa delle basse latitudini e può contenere grandi quantità di vapore. 5

Tipi di Masse d’Aria n EQUATORIALE (E) – La regione di formazione è la

Tipi di Masse d’Aria n EQUATORIALE (E) – La regione di formazione è la cintura equatoriale compresa tra i 10 o nord e sud. A causa delle alte temperature e della presenza di mari sempre caldi, essa ha delle temperature calde e alti tassi di umidità. La massa d’aria è molto instabile e forti temporali vi si manifestano durante tutto l’anno. 6

Tipi di Masse d’Aria: classificazione termodinamica n Fredda - COLD (k) – La massa

Tipi di Masse d’Aria: classificazione termodinamica n Fredda - COLD (k) – La massa d’aria è più fredda della superficie sottostante. n Calda - WARM (w) – La massa d’aria è più calda della superficie sottostante. 7

Regioni di formazione delle Masse d’Aria 8

Regioni di formazione delle Masse d’Aria 8

Fronti Si definisce “fronte” il bordo di confine tra due masse d’aria. Le caratteristiche

Fronti Si definisce “fronte” il bordo di confine tra due masse d’aria. Le caratteristiche delle masse d’aria a contatto possono essere molto diverse (punto “A”) o molto simili (punto “B”). L Cool Cold Warm B Cold air mass (e. g, c. P) L A Warm air mass (e. g, m. T) Cool air mass L’intensità del fronte dipende dalle differenze di temperatura e umidità tra le due masse a contatto. Maggiore e questa differenza più grande sarà la potenzialità di tempo molto perturbato. 9

Fronte • Fronte: sottile zona di transizione tra due masse d'aria, (non è però

Fronte • Fronte: sottile zona di transizione tra due masse d'aria, (non è però una superficie netta come quella degli oceani) estesa orizzontalmente per 100 -200 Km e verticalmente per 1 -3 Km. • La zona di transizione presenta discontinuità nelle grandezze meteo, è molto sottile rispetto alla sua estensione (100 m-1 Km) ed è disposta obliquamente • Nelle mappe i fronti sono sempre disegnati come appaiono in superficie (= al suolo) • Non è detto che la differenza tra le masse d’aria solo termica: possono anche esistere fronti dovuti a differenze di umidità ( densità) 10

Lo sviluppo di un ciclone ha inizio con un Fronte stazionario 11

Lo sviluppo di un ciclone ha inizio con un Fronte stazionario 11

Lo sviluppo di un ciclone Fase di nascita 12

Lo sviluppo di un ciclone Fase di nascita 12

Lo sviluppo di un ciclone Fase di maturità 13

Lo sviluppo di un ciclone Fase di maturità 13

Quando il fronte freddo raggiunge il fronte caldo ha inizio la Fase di parziale

Quando il fronte freddo raggiunge il fronte caldo ha inizio la Fase di parziale occlusione 14

Durante la Fase occlusa maggiori quantità di aria calda vengono sollevate in quota e

Durante la Fase occlusa maggiori quantità di aria calda vengono sollevate in quota e la dimensione del settore caldo diminuisce sensibilmente 15

La fase finale del ciclone. L’aria calda è isolata in quota e sovrasta l’aria

La fase finale del ciclone. L’aria calda è isolata in quota e sovrasta l’aria fredda sottostante. 16

Fronti Ci sono 4 tipi di fronte. Occluso L • Cold • Warm Caldo

Fronti Ci sono 4 tipi di fronte. Occluso L • Cold • Warm Caldo • Occluded • Stationary Freddo Stazionario 17

3 -D Frontal Structure 18

3 -D Frontal Structure 18

Fronte caldo • Prodotto dallo scorrimento dell’aria calda sull’aria fredda (come piano inclinato) •

Fronte caldo • Prodotto dallo scorrimento dell’aria calda sull’aria fredda (come piano inclinato) • L’aria calda si solleva e si raffredda sino al punto di rugiada, condensazione del vapore acqueo nubi a carattere stratificato più spesse (Ns precipitazioni), poi nubi via più sottili (As, Ci, Cs) • Evaporazione della pioggia aumento dell'umidità nubi basse (St, nebbie) • Tipologie di fronte caldo: quelli a gradiente termodinamico stabile (nubi: strati continui e compatti, con limiti superiori appiattiti e precipitazioni a carattere continuo) e quelli a gradiente termodinamico instabile (saturo), nei quali la parte superiore delle nubi basse forma rigonfiamenti che possono dare origine a Cb. 19

Struttura Tipica del fronte caldo n n n In an advancing warm front, warm

Struttura Tipica del fronte caldo n n n In an advancing warm front, warm air rides up over colder air at the surface; slope is not usually very steep Lifting of the warm air produces clouds and precipitation well in advance of boundary At different points along the warm/cold air interface, the precipitation will experience different temperature histories as it falls to the ground 20

Warm front structure 21

Warm front structure 21

Fronte freddo • L’aria fredda essendo più pesante si propaga a contatto con il

Fronte freddo • L’aria fredda essendo più pesante si propaga a contatto con il suolo (per attrito si forma il “naso”) e scalza l’aria calda preesistente che è costretta forzatamente a salire • Salendo l’aria calda si raffredda sino al punto di rugiada, condensazione del vapore acqueo nubi a carattere convettivo (sviluppo verticale): Cu, Tc, Cb • L’estensione verticale dello strato freddo è modesta (max 2 -3 Km) • Tipologie di fronte freddo: se l'aria calda che precede l'aria fredda è convettivamente stabile nubi = Ns con forti precipitazioni e possibile presenza di nubi basse (Sc); • Se invece l'aria calda è convettivamente instabile nubi = Cb con forti rovesci e/o a temporali, precipitazioni più intense ma in zone ristrette; dietro il fronte, Ac 22

Struttura Tipica del fronte freddo n Cold air replaces warm; leading edge is steep

Struttura Tipica del fronte freddo n Cold air replaces warm; leading edge is steep in fast-moving front shown below due to friction at the ground – Strong vertical motion and unstable air forms cumuliform clouds – Upper level winds blow ice crystals downwind creating cirrus and cirrostratus n Slower moving fronts have less steep boundaries and less vertically developed clouds may form if warm air is stable 23

Cold front structure 24

Cold front structure 24

Fronte occluso • A mano a mano che il settore caldo si chiude fino

Fronte occluso • A mano a mano che il settore caldo si chiude fino quasi a scomparire dalla superficie del suolo ed a rimanere solamente in quota, si forma il fronte occluso • Si distingono due tipi di occlusioni: fredda (l'aria dietro al fronte freddo è più fredda di quella davanti al fronte caldo agisce come un cuneo il fronte al suolo ha carattere freddo) calda (l'aria dietro al fronte freddo è più calda di quella davanti al fronte caldo sale sopra il fronte al suolo ha carattere caldo). In ogni caso, l'aria calda è sempre sollevata dalla superficie. 25

Il fronte Occluso An occluded front defines the portion of frontal area where the

Il fronte Occluso An occluded front defines the portion of frontal area where the cold front has overtaken the warm front and pushed it aloft. Occluded fronts are associated with: • Both warm front and cold front weather characteristics “Triple point” • The worst weather with an occluded front is located where the cold and warm fronts meet at the surface: the triple point. 26

Occluded Front There are two types of occluded fronts: warm, and cold. Warm occlusion

Occluded Front There are two types of occluded fronts: warm, and cold. Warm occlusion warm cool cold Cold occlusion warm cold cool Warm occlusions: • Milder maritime polar (m. P) air overtakes colder continental polar (c. P) air. • Warm occlusion weather is similar to that of a warm front. • More steady, less showery precipitation. Cold occlusions: • Colder c. P air overtaking milder m. P air. • Cold occlusion weather resembles warm frontal weather before the front passage, and cold frontal weather during and after passage. 27

Stationary Front A stationary front has essentially no movement (the advancing cold front has

Stationary Front A stationary front has essentially no movement (the advancing cold front has “stalled out”). Stationary fronts are associated with: • East-west orientation. • Normally clear to partly cloudy skies. • Normally little or no precipitation. Cool Warm North 28

Stationary Front Overrunning Warm moist Stationary fronts: • Normally have “good” weather associated with

Stationary Front Overrunning Warm moist Stationary fronts: • Normally have “good” weather associated with them. Exceptions: • If a new pulse of cold air moves in from the north, the cold front can begin to advance and a new low can form on the frontal boundary. • If warm, moist air overruns the frontal boundary, widespread cloudiness and light precipitation can cover a vast area. 29

Esempio di mappa: alluvione Piemonte 2000 Depressioni Fronti caldi Fronti freddi 30

Esempio di mappa: alluvione Piemonte 2000 Depressioni Fronti caldi Fronti freddi 30

Pressure Systems There are two types of pressure systems: Highs and Lows H A

Pressure Systems There are two types of pressure systems: Highs and Lows H A “high, ”or anticyclone, is an area of high pressure around which the winds blow clockwise in the northern hemisphere (counterclockwise in the southern hemisphere. ) High pressure is associated with sinking, more dense air. L A “low, ”or cyclone, is an area of low pressure around which the winds blow counterclockwise in the northern hemisphere (clockwise in the southern hemisphere. ) Low pressure is associated with rising, less dense air. 31

Pressure Systems: Isobars 20 16 24 H 1025 12 96 00 04 08 L

Pressure Systems: Isobars 20 16 24 H 1025 12 96 00 04 08 L 994 1008 h. Pa 996 h. Pa Lines of equal pressure are called “isobars. ” Isobars are usually drawn in 4 h. Pa increments. n Denoted by a solid black line, labeled as shown. n The highest and lowest pressure values within highs and lows are depicted next to the “H” or “L” label. 32

Pressure Systems and Fronts Pressure systems and fronts have a direct relationship A low

Pressure Systems and Fronts Pressure systems and fronts have a direct relationship A low pressure area forms where the cold and warm front meet. L (Cool) H (Cold) High pressure defined by the air mass “moving in” (Warm) (time) H Cold air mass (e. g, c. P) L Cool air mass As the system develops, the position of the low moves away from the cold and warm fronts. Warm air mass (e. g, m. T) 33

Pressure Systems New Lows frequently form at the “triple point. ” L This low

Pressure Systems New Lows frequently form at the “triple point. ” L This low “fills” (dissipates) over time L (time) H Original Low H L (time) L L New Low The “original low” fills and a new system moves off to begin the cycle again. 34

Pressure Systems: Isobars Wind barbs define wind direction and speed on a synoptic chart.

Pressure Systems: Isobars Wind barbs define wind direction and speed on a synoptic chart. . . 20 16 24 H 1025 12 96 00 04 08 L 994 …and also help define frontal boundaries 35

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Clouds and Fronts - Example L Cirrostratus Altostratus Nimbostratus Stratus (fog) Altocumulus Altostratus Cirriform

Clouds and Fronts - Example L Cirrostratus Altostratus Nimbostratus Stratus (fog) Altocumulus Altostratus Cirriform Stratocumulus Cumulus Cumulonimbus Altocumulus Cirrocumulus 37

Meccanismi di formazione delle nubi e loro classificazione 38

Meccanismi di formazione delle nubi e loro classificazione 38

Meccanismi di formazione delle nubi 39

Meccanismi di formazione delle nubi 39

Individuare: • • Convezione Sollevamento topografico Convergenza Sollevamento frontale 40

Individuare: • • Convezione Sollevamento topografico Convergenza Sollevamento frontale 40

Individuare: • • Convezione Sollevamento topografico Convergenza Sollevamento frontale 41

Individuare: • • Convezione Sollevamento topografico Convergenza Sollevamento frontale 41

Individuare: • • Convezione Sollevamento topografico Convergenza Sollevamento frontale 42

Individuare: • • Convezione Sollevamento topografico Convergenza Sollevamento frontale 42

Individuare: • • Convezione Sollevamento topografico Convergenza Sollevamento frontale 43

Individuare: • • Convezione Sollevamento topografico Convergenza Sollevamento frontale 43

Classificazione delle nubi • Classificazione con nomi latini in base alla forma: cirrose, cioè

Classificazione delle nubi • Classificazione con nomi latini in base alla forma: cirrose, cioè fibrose (cirrus=capello) perché formate da ghiaccio a strato cioè più sviluppate orizzontalmente che verticalmente, anche disposte in più strati, con w 5 cm/s cumuliformi cioè a sbuffo, ricoprenti aree ristrette, associate con forti w 30 m/s o più • In base all’altezza della loro base: alte (7 -18 Km), con T < -25 °C formate completamente da ghiaccio medie (2 -7 Km), con (-25 < T < 0) °C composte da acqua sopraffusa talora mista a ghiaccio basse (0 -4 Km), con T > -5 °C composte da goccioline di acqua a sviluppo verticale (0 -3 Km), iniziano alla quota LCL • E le sottospecie in base alle caratteristiche somatiche: castellanus con sviluppi torreggianti congestus stipate in mucchi fractus frastagliate lenticularis a forma di lente tondeggianti humilis poco sviluppate verticalmente mammatus con protuberanze uncinus a uncino 44

Atlante delle nubi 45

Atlante delle nubi 45

Nubi alte n Nubi alte – Bianche di giorno; rosse/arancio/gialle all’alba e al tramonto

Nubi alte n Nubi alte – Bianche di giorno; rosse/arancio/gialle all’alba e al tramonto – Composte da cristallini di ghiaccio – Cirrus – Cirrocumulus – Cirrostratus 46

Nubi alte: cirri Cirrus (Ci) trasparente filamentosa a forma di trecce di seta, delicata,

Nubi alte: cirri Cirrus (Ci) trasparente filamentosa a forma di trecce di seta, delicata, detta “a coda di cavallo”; i filamenti sono dovuti ai forti venti che disperdono i cristalli di ghiaccio; non impedisce le ombre 47

Cirrocumulus • Cirrocumulus (Cc) piccoli globi tondeggianti bianchi disposti in modo ondulato, raramente coprono

Cirrocumulus • Cirrocumulus (Cc) piccoli globi tondeggianti bianchi disposti in modo ondulato, raramente coprono tutto il cielo; non impediscono le ombre 48

Cirrostratus • Cirrostratus (Cs) quasi trasparente, lascia passare (più o meno) il sole, forma

Cirrostratus • Cirrostratus (Cs) quasi trasparente, lascia passare (più o meno) il sole, forma un sottile velo (o lenzuolo) bianco che ricopre parzialmente o totalmente il cielo; non impedisce le ombre 49

Nubi medie n Altocumulus – – <1 km spessore Goccioline di acqua Grigie, cumuliformi

Nubi medie n Altocumulus – – <1 km spessore Goccioline di acqua Grigie, cumuliformi Differenze dai cirrocumuli » Cumuli più grandi » Maggiore contrasto n Altostratus – Grigie, grigio-blu – Spesso coprono tutta la volta – Il sole o la luna si intravedono 50

Altostratus • Altostratus (As) strati grigi uniformi che possono ricoprire tutto il cielo, di

Altostratus • Altostratus (As) strati grigi uniformi che possono ricoprire tutto il cielo, di spessore tale che possono oscurare totalmente il Sole o creare aloni; possono dare piogge leggere 51

Altocumulus • Altocumulus (Ac) macchie o sbuffi a volte ondulati o a bande parallele

Altocumulus • Altocumulus (Ac) macchie o sbuffi a volte ondulati o a bande parallele (dovuti a onde anche non orografiche), di dimensioni > Cc, contorni netti (vapore acqueo), a volte disposti in più strati 52

Nubi basse n Strati – Uniform, gray – Resembles fog that does not reach

Nubi basse n Strati – Uniform, gray – Resembles fog that does not reach the ground – Usually no precipitation, but light mist/drizzle possible n Stratocumuli – Low lumpy clouds – Breaks (usually) between cloud elements – Lower base and larger elements than altostratus n Nembostrati – Dark gray – Continuous light to moderate rain or snow – Evaporating rain below can form stratus fractus 53

Nimbostratus • Nimbostratus (Ns) a cavallo tra le nubi medie e quelle basse, a

Nimbostratus • Nimbostratus (Ns) a cavallo tra le nubi medie e quelle basse, a distesa frastagliata grigioscura (tra Sc e St) perché moderatamente spessa, provoca piogge diffuse e continue deboli o moderate; a volte sono associate con Cb provocando piogge “a rovesci” alternate a piogge più deboli ma persistenti 54

Stratocumulus • Stratocumulus (Sc) a forma di grossi sbuffi o rotoli separati da aree

Stratocumulus • Stratocumulus (Sc) a forma di grossi sbuffi o rotoli separati da aree di cielo sereno, a volte disposti ondulati in presenza di onde atmosferiche anche non orografiche, raramente apportano piogge 55

Stratus • Stratus (St) distesa uniforme grigia coprente tutto l’orizzonte ed anche i picchi

Stratus • Stratus (St) distesa uniforme grigia coprente tutto l’orizzonte ed anche i picchi delle colline (nebbia alta), a volte può “scendere” fino a terra (nebbia), produce solo pioviggini 56

Nubi a sviluppo verticale n Cumuli – Puffy “cotton” – Flat base, rounded top

Nubi a sviluppo verticale n Cumuli – Puffy “cotton” – Flat base, rounded top – More space between cloud elements than stratocumulus n Cumulonembi – Thunderstorm cloud – Very tall, often reaching tropopause – Individual or grouped – Large energy release from water vapor condensation 57

Fair weather cumulus cloud development n n n Air rises due to surface heating

Fair weather cumulus cloud development n n n Air rises due to surface heating RH rises as rising parcel cools Cloud forms at RH ~ 100% Rising is strongly suppressed at base of subsidence inversion produced from sinking motion associated with high pressure system Sinking air is found between cloud elements – Why? 58

Fair weather cumulus cloud development schematic 59

Fair weather cumulus cloud development schematic 59

Cumulus • Cumulus (Cu) somiglia a sbuffi di cotone che punteggiano il cielo; il

Cumulus • Cumulus (Cu) somiglia a sbuffi di cotone che punteggiano il cielo; il loro spessore segue il ciclo della radiazione solare, con copertura maggiore dopo mezzogiorno e dissolvimento verso sera; non danno pioggia; poiché LCL dipende da RH umidità del suolo, la loro distribuzione e spessore dipendono dalla superficie (meno frequenti su mare, neve, …) 60

Cumulus imponens • Cumulus congestus (Tc) quando l’atmosfera è mediamente instabile, l’estensione verticale del

Cumulus imponens • Cumulus congestus (Tc) quando l’atmosfera è mediamente instabile, l’estensione verticale del Cu tende a crescere e la nube assume il tipico aspetto a cavolfiore; può causare rovesci isolati 61

Cumulonimbus • Cumulonimbus (Cb) quando le correnti ascendenti nei Tc raggiungono la tropopausa ed

Cumulonimbus • Cumulonimbus (Cb) quando le correnti ascendenti nei Tc raggiungono la tropopausa ed invertono il loro percorso, si formano i Cb; le forti correnti discendenti generano precipitazioni molto intense (ma brevi), anche nevicate o grandinate; a volte compare l’incudine per distensione dell’aria in salita nella tropopausa e/o stratosfera 62

Orographic clouds n n n Clouds can also be caused by mountains or hills

Orographic clouds n n n Clouds can also be caused by mountains or hills Result to air flowing up and over mountains which causes condensation to occur and clouds to form Forced lifting along a topographic barrier causes air parcel expansion and cooling Clouds and precipitation often develop on upwind side of obstacle Air dries further during descent on downwind side 63

Nubi lenticolari e a bandiera • Nubi lenticolari o da onde orografiche: create dall’ondulazione

Nubi lenticolari e a bandiera • Nubi lenticolari o da onde orografiche: create dall’ondulazione delle correnti che valicano le montagne quando nella cresta dell’onda si oltrepassa il LCL; hanno forma a lente e rimangono quasi stazionarie perché le onde che le generano rimangono tali; data l’altezza, sono Ac; tipiche sottovento a grosse catene montuose (es: Alpi in condizioni di foehn). Talora queste nubi si formano solo vicino al picco estendendosi per un po’ sottovento, e sono dette nubi a bandiera. 64

Lenticular Clouds n n n Lenticular means “like a lens” Looks like flying saucers

Lenticular Clouds n n n Lenticular means “like a lens” Looks like flying saucers Forms from air rising up a mountain 65

Lenticular clouds 66

Lenticular clouds 66

Nubi non troposferiche • Nubi madreperlacee coloratissime, presenti nell’alta stratosfera (dove T 0 °C

Nubi non troposferiche • Nubi madreperlacee coloratissime, presenti nell’alta stratosfera (dove T 0 °C vapore acqueo solido o sopraffuso), di forma velata e cirriforme, visibili solitamente alle alte latitudini meglio se d’inverno ed al tramonto; di genesi ed evoluzione misteriosa • Nubi nottilucenti ondulate, cirriformi, presenti nell’alta mesosfera (T < -50 °C ), composte da ghiaccio depositato su polvere (rilasciati dai meteoriti? ? ), molto rare e visibili esclusivamente alle alte latitudini subito prima dell’alba o dopo il tramonto 67