NUVOLE. Chi pone mente ad ogni nuvola, può ben intendersi del tempo!

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1 NUVOLE Chi pone mente ad ogni nuvola, può ben intendersi del tempo! Le nuvole sono formazioni acquose che solcano il cielo sopra di noi nella maggior parte delle giornate. La scienza che studia questi affascinanti esseri immateriali prende il nome di nefologia o più conosciuta come fisica delle nubi. Prima di addentrarci nello studio più particolareggiato delle nuvole percorriamo le tappe che attraverso gli ultimi due secoli hanno portato alla classificazione e alla conoscenza dettagliata di queste formazioni. Tutto ebbe inizio nel 1802, quando un famoso naturalista e biologo francese, Jean- Baptiste Lamarck, provò per la prima volta a classificare le nuvole, suddividendole in cinque classi: a vela, a branchi, a pecorelle, a spazzate e raggruppate. Il suo lavoro purtroppo venne ben presto dimenticato. Nello stesso anno di Lamarck, un farmacista inglese di nome Luke Howard propose anch`egli una classificazione delle nubi che ebbe più successo rispetto a quella del suo college francese. Egli, infatti, introdusse molti nomi che sono ancora in uso, utilizzando il latino. Più precisamente le tipologie di nubi che Howard introdusse sono: cirrus, cumulus, stratus, cirro-cumulus, cirro-stratus, cumulostratus, cumulo-cirro-stratus o nimbus. Circa Figura 2 Sir Ralph Abercromby Figura 1 Luke Howard ottant`anni dopo, il meteorologo britannico Ralph Abercromby compì in totale ben due circumnavigazioni del globo studiando e fotografando le nubi nelle varie fasce climatiche della Terra. Grazie ai dati da lui raccolti il sistema di Howard si impose come classificazione ufficiale delle nuvole, dopo la Conferenza internazionale tenutasi a di Monaco nel Questi disegni sono stati fatti da Luke Howard durante lo studio delle nubi. Essi rappresentano cumulonembi con anvil, cioè l`incudine (parte -alta della nuvola). Negli anni successive altri studiosi come Kaemtz e Mascart ampliarono e perfezionarono questa classificazione. Nel 1887 Hilderbrandsson e lo stesso Abercromby presentarono una nuova classificazione, che con piccole modifiche divenne quella riconosciuta a livello internazionale (1896). Essa inoltre, suddivideva le nubi in base al loro livello di formazione (altitudine): basse (meno di 2500m), medie (più di 2500m), alte (più di 5000m). Nel 1921 l Organizzazione Meteorologica Internazionale iniziò a comporre un primo atlante delle nubi, che venne pubblicato dopo 11 anni. Nel 1957 venne pubblicata l`ultima edizione di quest`opera 1

2 (quest`opera e` da ritenersi tra le più complesse mai redatte in ambito scientifico a causa della moltitudine di dati a disposizione dell`omi). Questa prima pagina dell`articolo ha lo scopo di far conoscere al lettore come negli anni sia sempre più evoluto lo studio di queste formazioni candide (non sempre!) che solcano ogni giorno il firmamento. Ora però, parleremo più della parte concreta di questa scienza che è la nefologia. LA CLASSIFICAZIONE DELLE NUBI Le nubi vengono classificate in base a tre criteri : geometria, su base dinamica, altimetria. Questi tre criteri racchiudono tutti gli elementi necessari alla buona identificazione di una formazione nuvolosa e di conseguenza di una sua corretta classificazione rispetto alle altre. Ma iniziamo con il descrivere la GEOMETRIA DELLE NUBI. Essa suddivide le nubi in base al loro aspetto, ma soprattutto in base al rapporto del loro sviluppo verticale e orizzontale. Tale suddivisine identifica due grandi gruppi di nuvole: stratiformi e cumuliformi. Figure 3 Nubi stratiformi (sinistra) e cumuliformi (detsra)...foto di Sebastiano Carpentari Figura 4 Stratocumuli stratiformis perlucidus (foto di Sebastiano Carpentari) LE NUBI STRATIFORMI Questo grande famiglia presenta uno sviluppo orizzontale maggiore rispetto allo sviluppo in altezza (verticale), perciò coprono una più vasta area di cielo sopra le nostre teste. I vari generi che ne fanno parte sono: cirri, cirrostrati, altostrati, stratocumuli, strati e nembostrati. Esse si formano prevalentemente nella stagione invernale, quando sono più frequenti avvezioni di aria calda (arrivo di aria più calda che si sovrappone ad aria più fredda preesistente al suolo), che a contatto con una massa d aria più fredda sottostate genera questo tipo di formazioni nuvole. Le stratiformi possono anche comparire alla sommità di alcuni imponenti temporali a incudine. In questo caso la parte più elevata della cella temporalesca inizia a sfaldarsi sotto l azione di venti sinottici o correnti di out flow che fuoriescono dalla torre temporalesca principale. Infine c è da aggiungere, che tali nubi non sono molto foriere di precipitazioni eccetto i nembostrati che sono caratteristici di precipitazioni autunnali anche di notevole intensità e durata. 2

3 LE NUBI CUMULIFORMI L estate è la stagione migliore per osservare queste magnifiche nuvole. Esse infatti, si formano prevalentemente nella stagione estiva quando il calore generato da surriscaldamento del terreno e la radiazione solare, favoriscono l innesco di correnti ascensionali dette termiche. Grazie a questo processo alla quota di condensazione l aria caldo-umida staccatasi dal terreno inizia a formare la classica nuvola a cavolfiore che tutti noi siamo abituati a vedere in cielo. I generi che fanno parte di questa famiglia sono: cirrocumuli, altocumuli e in modo particolare cumuli e cumulonembi. Quest ultima formazione citata, i cumulonembi, è la principale causa di fenomeni violenti accompagnati da grandinate, alluvioni lampo (flash flood), forti raffiche di vento (downburst) e talvolta anche fenomeni vorticosi quali tornado, trombe marine o funnel cloud (nube a imbuto). Figura 5 Schema di sviluppo di un cumulo (tratto da "weather", libro in inglese scritto dall'agenzia meteorologica MetOffice) Figura 6 Incudine di un temporale (1 a foto) e cumulo congesto (2 a foto)... (foto di Sebastiano Carpentari) Passiamo ora ad analizzare la classificazione DINAMICA delle nuvole. Questa altra tappa per la classificazione delle nubi, tiene in considerazione l origine delle stesse, andando a suddividere le stesse in : nubi frontali e nubi orografiche. LE NUBI FRONTALI Le nubi frontali sono dovute al sollevamento più o meno brusco di aria preesistente al suolo, da parte di un altra massa d aria in arrivo (che può essere sia più calda che più fredda), collegata quest ultima a un sistema depressionario (bassa pressione). Se l aria in arrivo risulta essere più fredda di quella al suolo la prima, più pesante e densa, si incuneerà sotto la massa d aria calda, sollevandola forzatamente verso 3

4 l alto. Con una situazione atmosferica simile si andrà a parlare di fronte freddo e le nubi che caratterizzano tale tipo di perturbazione sono: altocumuli e cirrocumuli (cielo a pecorelle), cumuli della specie congestus e cumulonembi per poi passare agli altostrati a fine perturbazione (in genere un fronte freddo non dura più di una giornata). Se invece, l aria in arrivo risulta essere più calda di quella già presente in loco, essendo più leggera e meno densa, essa tenderà a scivolare al di sopra dell aria fredda, portando precipitazioni di tipo autunnale (talora abbondanti). Le specie di nubi che accompagnano queste perturbazioni sono tendenzialmente: cirri in espansione, cirrostrati, altostrati, nembostrati (piogge più abbondanti), strati e infine stratocumuli e cumuli (a fine evento). Figura 7 Schema del fronte caldo (destra) e del fonte freddo (sinistra) LE NUBI OROGRAFICHE Queste tipologie di nubi prendono questo generico nome per il semplice fatto che sulla loro formazione interviene l orografia del territorio su cui la massa d aria è costretta a scorrere. I fenomeni che portano alla formazioni di queste nuvole sono principalmente due: lo staü (con la presenza in contemporanea del favonio) e i moti convettivi che si sviluppano sui monti nelle calde giornate estive. Il primo fenomeno risulta essere il più produttivo nel campi sia nefologico che pluviometrico. Infatti, le nubi che verranno a formarsi a seguito di questo fenomeno dovuto alla sovrappressione (aumento di pressione) sul lato sopravento dell ostacolo (normalmente catene montuoso), apporteranno quantitativi pluviometrici molto cospicui, in quanto la nuvolosità (e le piogge) stazionerà nel medesimo punto anche per diversi giorni. Contemporaneamente, sul lato sottovento della nostra catena montuosa andrà imperversando un rafficoso e secco vento: il favonio. Esso giungerà a valle molto caldo a causa della cosiddetta compressione adiabatica (l aria passa da una pressione minore a una maggiore e non si riscalda grazie a fattori esterni, ma solo grazie a questo aumento barico). Talora il favonio può portare le temperature fino a 30 grandi anche in pieno inverno ( Lombardia occidentale). Figura 8 Schema del fenomeno dello staü-foehn (disegno personale) e immagine del Sat Eumetsat 4

5 Ora, siamo giunti all ultimo punto per la classificazione generale delle nubi: l ALTIMETRIA. Questa classificazione divide le varie tipologie di nuvole in base all altezza alla quale esse si sviluppano. I vari gruppi che sono stati individuati sono: nubi alte, nubi medie e nubi basse. Figura 9 Le nubi La troposfera, lo strato più basso dell atmosfera, si sviluppa da suolo fino a 12km di altezza circa. Essa è divisa in tre sottostrati: Regione inferiore: da 0 metri fino a 2000 metri di quota; Regione media: da 2000 metri fino a 6000 metri di quota; Regione superiore: da 6000 metri fino a (tropopausa); In ogni settore si sviluppano vari tipi di nubi definiti generi. LE NUBI ALTE I generi che appartengono a questa fascia di nubi definite di alta quota sono tre: cirri, cirrocumuli e cirrostrati. Queste formazioni, nelle regioni di media latitudine, hanno una base che è compresa tra i 6000 e i metri di quota ed esse sono formate da cristalli di ghiaccio che se disposti su un unico piano possono regalare all osservatore stupendi fenomeni ottici quali pareli, aloni, archi e molto altro (soprattutto i cirrostrati). Analizziamo ora velocemente i vari generi: CIRRI: sono formazioni comuni. Il loro colore è di un bianco abbagliante dovuto alla presenza di cristalli di ghiaccio. Essi non generano mai precipitazioni (a volte si posso avvistare delle virghe), ma sono indice di aria calda e umida in quota. Spesso precedono un fronte caldo (non sempre però!!), ma a volte possono pure comparire ai vertici di un temporale ben organizzato. In questo caso parliamo però di falsi cirri; CIRROCUMULI: sono essi i protagonisti del proverbiale detto cielo a pecorelle. Questa formazione nuvolosa si forma in presenza di aria fredda a tutte le quote e molto raramente è Figura 10 cirrostrati con parte del cerchio parelico 5

6 accompagnata da precipitazioni (nel caso ci fossero non giungono mai al suolo); CIRROSTRATI: appaiono come un leggero strato di nubi che ricopre il cielo. Spesso sono accompagnati da fenomeni ottici attorno al sole o alla luna e preannunciano, molto frequentemente, precipitazioni nell arco delle 12 ore successive. LE NUBI MEDIE Le tipologie di nuvole che fanno parte di questo gruppo di nubi sono:, altocumuli, altostrati e nembostrati. Esse si sviluppano su una quota compresa tra i 2000 e i 6000 metri sul livello del mare. La loro composizione varia tra le gocce d acqua (allo stato sopraffuso) fino ai cristalli di ghiaccio, nella parte più alta della nube o in particolari condizioni. Analizzando ora i vari componenti di questa fascia: ALTOCUMULI: la loro forma è tondeggiante tendente a uno sviluppo verticale. Essi annunciano dell instabilità atmosferica e perciò sono molto utili ai fini previsionali. Dal punto di vista cromatico essi variano tra il bianco e il grigio, presentando ombre più scure sul lato più distante da sole. Figura 11 Altostrato con altocumuli lenticolari nella parte bassa dell'immagine (foto di Sebastiano Carpentari) ALTOSTRATI: essi appaiono sottoforma di grigi strati che coprono tutto il cielo. Il sole attraverso di esse traspare come attraverso un vetro smerigliato. Gli altostrati possono creare corone attorno alla luna e al sole che possono essere sia di colore biancastro che colorate. Possono provocare precipitazioni di debole intensità, più moderate nella stagione invernale. NEMBOSTRATI: corpi nuvolosi molto estesi con una colorazione spesso di un grigio scuro. Essi interessano per buona parte la troposfera, sviluppandosi mediamente tra i 2000 e gli 8000 metri di altitudine. I nembostrati sono costituiti da goccioline allo stato liquido nelle parti più basse, mentre salendo di quota troviamo goccioline d acqua sopraffuse miste a cristalli di ghiaccio e talvolta anche solamente cristalli di ghiaccio se la nube raggiunge il livello superiore della troposfera. Questo genere di nube è spesso associato a fronti caldi e/o occlusi, mentre nella stagione invernale a fronti freddi, perciò la loro caratteristica principale consiste nel generare precipitazioni, talora anche abbondanti e insistenti. LE NUBI BASSE La formazione di questi corpi nuvolosi avviene nella parte bassa della troposfera, mediamente tra il suolo e i 2000 metri di altitudine. Le nuvole che fanno parte di questa classificazione sono formate da particelle d acqua sopraffuse (in genere). Se tali nuvole si sviluppano al livello del suolo si parlerà di nebbia. Anche qui abbiamo tre generi principali da descrivere:ù STRATOCUMULO: appaiono come banchi o strati di nuvole di forma tondeggiante disposti a lastre, ciottoli o rotoli. Il loro aspetto non risulta mai essere fibroso (salvo in presenza di virghe), ma ben compatto. La loro colorazione va dal bianco ad alcune tonalità di grigio. Si formano principalmente in atmosfera instabile per sollevamento di masse d aria da quote più basse. 6

7 CUMULO: più frequenti nei mesi caldi, essi si formano per il distaccamento dal terreno di bolle d aria calda chiamate termiche. Hanno uno sviluppo verticale che può variare da qualche centinaia di metri fino al limite superiore della troposfera (temporali più violenti con il top localizzato anche oltre i 13/14000 metri). Il genere cumulo racchiude in se un assortita famiglia di nuvole, che in base al loro sviluppo prendono il nome di: cumulo humilis (o di bel tempo), cumulo mediocris, cumulo congestus (può produrre precipitazioni talora moderate) e cumulonembo. I cumuli generano precipitazioni principalmente quando si trovano in uno stato avanzato di sviluppo (escluso in presenza di virghe, anche se esse non producono precipitazioni al suolo), in modo particolare in presenza di congesti o cumulonembi. STRATO: distesa nuvolosa grigio/bianca, con base piuttosto uniforme. È formato principalmente da goccioline d acqua allo stato liquido, anche se in particolari condizioni può essere formato da cristalli di ghiaccio. Se si sviluppa al suolo viene classificato come nebbia. IL CIELO SOPRA A CALLIANO Nube a bocca di balena o più comunemente conosciuta come whale mouth cloud: E una nube associata ad un sistema convettivo, caratterizzata da formazioni molto turbolente spesso dotate di colorazione grigio scuro prodotte dall interazione tra flussi d aria con differenti valori di temperatura ed umidità. Compare solitamente dopo il transito del bordo avanzante della nube a mensola e generalmente non è associata a precipitazioni in quanto vi prevalgono correnti ascendenti (tratto da: * foto scattata il 6 giugno 2013 da Sebastiano Carpentari 7

8 Luna gigante a metà giugno: Il nostro satellite sta raggiungendo il perigeo, cioè la minima distanza che lo separa dalla terra ( Km). * foto scattata il 22 giugno 2013 da Sebastiano Carpentari Raggi crepuscolari: Tale fenomeno, conosciuto anche con il nome di effetto Tyndall (legato alla diffusione di Rayleight), si verifica quando nell atmosfera sono presenti delle particelle che permetto la diffusione della luce a particolari lunghezze d onda (infatti, non tutti i colori dello spettro vengono diffusi). * foto scattata il 5 giugno 2013 da Sebastiano Carpentari Cumulo congesto a forma di elefante: A volte la natura sa regalare (a chi la sa osservare!) delle immagini fantastiche di se stessa. Questa formazione ha preso questa particolare forma, che riprende a grandi linee la sagoma di un pachiderma, a causa delle correnti ascendenti alla nube (inflow). * foto scattata il 22 giugno 2013 da Sebastiano Carpentari 8

9 Cella temporalesca in direzione Trento: Si può notare chiaramente l imponente incudine del temporale che si sta formando a nord del capoluogo trentino. Da notare sono anche i piccoli pennacchi che si estendono i verticale. Essi sono chiamati Knuckles e sono dovuti alla intensa corrente di inflow (aria in ascesa) del temporale. * foto scattata il 19 agosto 2011 da Sebastiano Carpentari Arcobaleno e Castel Beseno: Bella immagine di un arcobaleno che sovrasta uno dei più bei castelli della Vallagarina. Esso è dovuto alla dispersione e alla rifrazione della luce solare sulle goccioline d acqua in sospensione. * foto scattata il 9 luglio 2013 da Sebastiano Carpentari Nubi lenticolari: Nella foto si possono apprezzare, sopra il monte Altissimo, numerosi stratocumuli lenticolari. Queste particolari formazioni si formano quando del vento in quota urta perpendicolarmete dei rilievi formando delle ondulazioni dell aria con lunghezze d onda talora notevoli. * foto scattata il 26 maggio 2013 da Sebastiano Carpentari Mammatus: Nube accessoria del cumulonembo; si forma per l espansione in quota delle correnti ascendenti al temporale. Esse, una volta raggiunto il top della cella temporalesca riscendono verso il suolo, anche se una parte può scendere lontana dalla torre principale del temporale. Non essendo però intense, queste pseudo correnti di outflow non permettono ai rovesci di giungere fino al suolo, formando perciò queste nubi che altro non sono che rovesci. * foto scattata il 26 luglio tratta da 9

10 Altostrati al tramonto: La colorazione rossa caratteristica delle nubi al tramonto è dovuta alla diffusione della luce. Al tramonto infatti, la luce solare deve attraversare un maggiore spessore di atmosfera. Grazie a ciò, solo la lunghezza d onda della luce rossa è maggiormente diffusa (scattering di Rayleight). * foto scattata il 3 gennaio tratta da Dove ho preso le informazioni: CLOUDSPOTTING, una guida per i contemplatori di nuvole di Gavin Pretor-Pinney; ATLANTE UNIVERSALE DELLE NUVOLE, come si chiamano e come di classificano di Damiano Zanocco; WEATHER redatto dall ente meteorologico inglese MetOffice. Oltre ai libri ha giocato un ruolo fondamentale anche la mia esperienza e passione riguardo alle nubi! Strana la faccenda delle nuvole, se non ci fossero in cielo come potresti ammirare al meglio un tramonto e lo spettacolo del sole che sorge. Amo le nuvole, mi ricordano come sia bello il sole. Stephen Littleword, Piccole Cose Sebastiano Carpentari in collaborazione con di Andrea Pernecher 10

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