Previsioni del tempo ed elementi di nivologia. Paolo Bertolotto

Transcript

1 Previsioni del tempo ed elementi di nivologia Paolo Bertolotto

2 Sommario Il clima e il tempo La conoscenza delle grandezze e dei fenomeni fondamentali in meteorologia Meteorologia sinottica (a grande scala) e mappe meteorologiche L acquisizione e l analisi di osservazioni meteorologiche I modelli meteorologici per la formulazione della previsioni L emissione e la divulgazione dei bollettini Elementi di nivologia

3 Clima e tempo Gas permanenti % volume Tempo di permanenza Gas variabili simbolo Quote Azoto Ozono O Km Ossigeno Vapor d acqua H 2 0 Sino a Km Anidride carbonica pulviscolo - Nei primi Km Argon Vapor acqueo: fino al 4% CO2 aumento medio annuo: 0.4%

4 I dati dell IPCC dimostrano che sono già in atto variazioni climatiche significative dovute alle attività umane.queste modificazioni del clima sono documentate da studi condotti a diverse scale su varie grandezze di interesse climatologico. La linea di base è il valore medio della temperatura dal 1961 al 1990.

5

6 Le grandezze fondamentali in meteorologia: La pressione E semplicemente il peso dell aria sopra la nostra testa. L unità di misura della pressione è l ettopascal hpa La diminuzione della pressione con la quota non è lineare e vale all incirca 9 hpa ogni 100 m m mb altitudine Pressione (hpa) Esiste una variazione giornaliera costante della pressione legata alla marea luni-solare, con una variazione massima di 1 hpa Una variazione di 1-5 hpa nell arco di una giornata non indica un cambiamento immediato del tempo. Al contrario se la variazione è di hpa, questo prelude ad un sicuro cambiamento meteorologico. Il valore medio della pressione s.l.m è 1013 hpa L aria fredda è più densa e più pesante dell aria calda

7 La temperatura La temperatura è una misura del calore in atmosfera. L unità di misura è il grado centigrado C. In realtà nel S.I. è il Kelvin: T( C)=T(K) La temperatura diminuisce linearmente con la quota, sino a 13 Km di altezza, di una quantità compresa tra 4 C e 10 C ogni 1000 metri. Non è sempre detto però, che ciò accada sempre. In questi casi si parla di inversione termica.

8 La struttura dell atmosfera Termosfera (o ionosfera) Mesosfera Stratosfera Troposfera Situata ad oltre 80 km di altezza, contiene particelle di gas ionizzate o dissociate, è ionizzata e quasi completamente rarefatta Raggiunge un altezza di km e la luce solare scinde le molecole Si trova ad un altezza di 30 km ed è caratterizzata dalla formazione e dall accumulo di ozono Ha uno spessore di circa 10 km, caratterizzata dalla presenza degli organismi viventi e sede dei diversi fenomeni climatici e meteorologici, è caratterizzata dalla presenza di gran parte delle nuvole e da intensi moti d aria

9 QUOTA DELLO ZERO TERMICO DEFINIZIONE: quota alla quale la temperatura dell aria nell atmosfera passa da valori positivi a valori negativi Se sono alla quota dello z.t. a terra, misuro 0 C? Dipende: 1. Se c è cielo coperto e vento, SI. Tale quota corrisponde inoltre al livello di gelo nelle ore notturne 2. Cielo sereno e assenza di vento, NO o meglio, la temperatura alla quota indicata dallo z.t. oscillerà intorno a 0 C (fino a +5 C di giorno/-5 C di notte). Il livello di gelo è più basso dello zero termico, con differenze anche di 1000 m. CON INVERSIONE TERMICA (caso frequente in inverno) ci possono essere più livelli dove la temperatura sconfina con gli 0 C: si considera il livello più alto; In questo caso la quota dello z.t. ha maggiore incertezza

10 L inversione termica La temperatura aumenta con la quota! Raffreddamento dei bassi strati durante la notte. Condizioni favorevoli alla nebbia ed al perdurare della neve accumulata sotto lo strato di inversione. In montagna i versanti si raffreddano la notte. L aria discende verso le valli dove si accumula come un lago accentuando la calotta di aria fredda eventualmente già costituita.

11 L umidità La distribuzione dell umidità nello spazio dipende alla struttura anemologica La quantità di vapore d acqua contenuto in una porzione di atmosfera dipende non linearmente dalla temperatura Più l aria è calda, più umidità può contenere in inverno nevica relativamente poco in alta montagna Fa troppo freddo per nevicare!

12 Il vento Movimento dell aria dovuto a differenze termiche Unità di misura: 1 nodo = 0.51 m/s = 0.51*3.6 Km/h

13 Foehn e stau Temperatura Umidità Vento

14 Le nubi Le nubi si formano tramite il processo di condensazione e si dissolvono mediante evaporazione. Quando l RH supera il 100% (l RH nelle nubi non supera il 101%. Valori superiori si raggiungono solo in condizione sperimentali), una parte del vapore acqueo condensa formando minutissime goccioline d acqua che rimangono sospese nell aria. Tale processo necessita della presenza dei cosiddetti nuclei di condensazione. Se questi sono grossi ed igroscopici (sostanze inquinanti), il processo di condensazione può iniziare già con umidità relativa pari al 70 %.

15 Meccanismi di formazione delle nubi Ascesa spontanea dell aria a causa del troppo caldo (bolle di calore) Ascesa forzata dell aria a causa di un ostacolo (montagna) Ascesa forzata dell aria a causa di una struttura meteorologica (fronte caldo e fronte freddo)

16 Tipologie di nubi I colori delle nubi sono un effetto della luce e non hanno in se un valore predittivo

17 La nebbia nebbia da irraggiamento: si sviluppa al suolo per raffreddamento radiativo, tipica delle pianure, valli e percorsi fluviali durante le notti serene e prive di vento o con vento lieve, ma d inverno può essere persistente per giorni nebbia da avvezione: quando si ha scorrimento di aria caldo-umida su superfici fredde (tipico delle acque fredde - laghi, mari poco profondi o delle terre fredde Labrador, coste Adriatiche) o di aria freddoumida su superfici gelide (p.es. innevate) nebbia da vapore: quando aria fredda scorre su superfici caldo-umide (es. le superfici marine polari non ghiacciate, o su superfici bagnate quando ricompare il Sole dopo un temporale) nebbia sopravvento: dovuta al movimento ascendente delle masse d aria umide (di solito si manifesta come nebbia alta con nubi di tipo St)

18 Le precipitazioni I cristalli di ghiaccio ingrossano per impatti con goccioline d acqua e si aggregano in fiocchi di neve che, a seconda delle condizioni di temperatura tra neve e suolo, possono cadere al suolo come neve o possono fondere in gocce di pioggia

19 La grandine Caso estremo dell accrescimento dei cristalli attraverso il processo di brinamento. Durante la caduta il bombardamento del cristallo da parte delle goccioline è così forte che la temperatura sulla superficie del cristallo aumenta fino a 0 C e una parte dell acqua raccolta rimane allo stato liquido. L acqua sulla superficie del cristallo gela dopo che il chicco viene riportato a quote elevate: i chicchi percorrono un ciclo di sali-scendi seguendo le forti correnti verticali presenti nel cumulonembo, fino a precipitare.

20 Precipitazioni annue sul Piemonte Il territorio piemontese è caratterizzato da una grande variabilità spaziale del campo di precipitazioni: si individuano aree in cui si sono registrate tra le più alte piovosità medie annue dell area alpina (fascia pedemontana settentrionale) accanto ad aree con valori di piovosità tra i più bassi in assoluto dell area stessa (zone interne dell arco alpino occidentale).

21 Temporali Sistemi meteorologici alla mesoscala, che interessano per breve tempo aree limitate Prodotti da forti correnti convettive (ascendenti: W>0) estese dal suolo fino alla tropopausa ed evidenti nelle nubi Cb a cavolfiore cella convettiva (simile a bolla) Un temporale consiste in una o più celle convettive ognuna delle quali può trovarsi in un istante qualsiasi del suo ciclo di vita. Il ciclo di vita di una cella convettiva temporalesca è suddivisibile in tre fasi: - stadio dei cumuli - stadio maturo - stadio della dissipazione

22 Meteorologia a grande scala La La circolazione circolazione generale generale Ecco come potrebbe apparire la circolazione delle masse d aria sulla superficie terrestre vista dallo spazio

23 Alta pressione: Cielo sereno o poco nuvoloso Sviluppo di nubi cumuliformi (rovesci, temporali improvvisi) Venti deboli o assenti (però: raffiche in prossimità dei temporali) Inversione termica, nebbie e foschie Irraggiamento notturno Anticiclone Bassa pressione: Cielo nuvoloso o coperto Ciclone Precipitazioni estese anche di lunga durata Venti forti Possibilità di formazione di nubi basse nelle valli

24 Un ciclone rappresenta una zona mobile di bassa pressione, e viene definito anche come depressione o semplicemente bassa pressione

25 I cicloni I cicloni si generano più facilmente nelle zone che presentano grossi contrasti termici e nelle zone sottovento delle grandi catene montuose METEOSAT InfraRed 15 th October at h 01:00 UTC I venti girano intorno al centro del ciclone in senso antiorario e sono tanto più forti quanto più grande è la differenza barica

26 La nuvolosità in un ciclone si dispone soprattutto lungo i fronti ed al centro del ciclone dove si sviluppano correnti ascendenti Nella zona retrostante il fronte freddo si ha nuvolosità variabile con alternanza di schiarite ed annuvolamenti del tipo cumulus e cumulonimbus (specie d estate)

27 Gli anticicloni Zona di alta pressione intorno alla quale i venti girano in senso orario Cielo sereno o poco nuvoloso Sviluppo di nubi cumuliformi (rovesci, temporali) Venti deboli o assenti (raffiche in prossimità dei temporali) Inversione termica, nebbie e foschie Irraggiamento notturno

28 I fronti Il fronte caldo: aria calda che si scontra con aria fredda. L aria calda sale sopra l aria fredda, dato che è più leggera, e si formano nubi dapprima alte, poi medie, ed infine basse. La zona precipitante ha una ampiezza di circa 300 Km ed in genere piove davanti al fronte. La > parte dei fronti caldi che arrivano dall Atlantico scorrono a nord delle Alpi senza avere forte influenza sul versante a sud delle Alpi. Specie d estate i fronti caldi sono poco attivi, mentre d inverno lo sono maggiormente perché apportano aria mite dall Atlantico sul continente fortemente raffreddato

29 Il fronte freddo: aria fredda che si scontra con aria calda. L aria fredda essendo più pesante, fa salire repentinamente l aria calda, generando nubi a sviluppo verticale. La zona precipitante ha una ampiezza di circa 70 Km ed in genere piove sul fronte. Nel periodo estivo i fronti freddi costituiscono la causa più frequente di incidenti alpinistici dovuti al tempo. Il pericolo consiste soprattutto in: Forti raffiche di vento Brusca diminuzione della temperatura Intense precipitazioni, temporali, anche con grandine, fulmini.

30 Fronte stazionario Un fronte freddo che non si muove o si muove molto lentamente Fronte occluso Un fronte freddo si muove tipicamente più rapidamente di un fronte caldo Un fronte freddo può raggiungere e sorpassare un fronte caldo Più in dettaglio: Fronte occluso di tipo freddo Aria fredda Aria Calda Fronte occluso di tipo caldo Aria Calda Aria fredda

31 Un ostacolo alto come le alpi ha la capacità di ritardare i fronti. Negli strati bassi le correnti aeree vengono bloccate e le masse d aria sono costrette ad aggirare lateralmente l ostacolo Un gran numero di fronti che raggiungono le Alpi arrivano nella forma occlusa data dall unione tra il fronte freddo e quello caldo. Tale fronte può avere sia le caratteristiche del fronte freddo che quelle del fronte caldo.

32

33 Le osservazioni meteorologiche Osservazioni al suolo Radiosonde Radar Satellite Navi, boe, aerei Wind profiler, RASS, sodar, dropsonde... Dati della regione Piemonte Circuito mondiale GTS (Global Telecommunication System)

34 Strumenti di misura della precipitazione: RADAR Il RADAR, ovvero RAdio Detection And Ranging, è uno strumento che misura la quantità di idrometeore (pioggia, neve, ghiaccio) presenti nell'atmosfera. Esso è costituito sostanzialmente da tre parti: trasmettitore antenna ricevitore

35 Immagini ed animazioni radar in tempo reale disponibili presso

36 I modelli meteorologici Suddividono l atmosfera in un grigliato tridimensionale Calcolano i valori medi di tutti i parametri atmosferici in ciascuna cella ad un certo istante Prevedono l evoluzione di questi valori medi, risolvendo in modo approssimato le equazioni della fluidodinamica.

37 Dinamica e fisica Il modello descrive valori medi su aree: tutti i fenomeni che avvengono su scale più piccole non possono essere previsti Le parametrizzazioni fisiche convezione radiazione superficie strato limite microfisica - precipitazione

38 Parametrizzazioni e semplificazioni

39 Risoluzione orizzontale ECMWF Modello globale 60 km Lokal LAM non idrostatico 7 km

40 ECMWF Ensemble Prediction System: previsioni di probabilità per le previsioni da +4 giorni in avanti 50 perturbazioni alle condizioni iniziali 50 previsioni diverse

41 I prodotti: bollettini e previsioni

42 Meteorologia su Internet: un esempio,

43

44

45

46 Elementi di nivologia I cristalli di neve nascono a partire da dei nuclei di congelamento ed accrescono in modi differenti a seconda della temperatura Esistono differenti forme dei cristalli di ghiaccio, ma ne esistono 10 forme principali Importante è la quota neve o il limite delle nevicate

47 I 10 tipi di cristalli di neve

48 Metamorfismi della neve Sono trasformazioni della neve al suolo Per la neve asciutta si possono avere grani arrotondati, grani a facce piane e cristalli a calice a seconda del gradiente di temperatura nel manto nevoso e si hanno diverse condizioni di coesione e quindi di stabilità dei versanti Nella neve umida la coesione dipende dalla quantità d acqua presente in essa

49 Metamorfismi della neve

50 Caratteristiche della neve Si accumula a strati che si muovono a diverse velocità La neve è un buon isolante termico e acustico Le onde elettromagnetiche si propagano in modo differente a seconda del tipo di neve (ARVA)

51 Caratteristiche delle valanghe Esistono due tipi differenti di distacco: puntiforme e lineare Tipi di valanghe: a debole coesione, di lastroni (superficiali o di fondo), incanalata, di versante, radente, nubiforme (bassa umidità), di neve umida, ecc.. Nelle valanghe nubiformi c è la presenza di un onda di pressione con un elevato potere distruttivo

52 Tipi di valanghe

53 Quando cadono e come prevenirne gli effetti I fattori scatenanti più frequenti sono vento, cambi di temperatura, azione dell uomo Le maggiori opere di prevenzione sono la localizzazione, le difese attive o passive, i distacchi programmati. Si possono eseguire poi prove di stabilità del manto E controllare le previsioni del bollettino nivometeorologico fatte dagli addetti ai lavori..

54 La probabilità di sopravvivenza

55 Grazie per l attenzione