Che tempo farà? Una previsione al Volo

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1 INCONTRI DI IN-FORMAZIONE con rinfresco e visita guidata al Museo dell Aeronautica G. Caproni di Mattarello Che tempo farà? Una previsione al Volo a cura di Andrea Piazza Meteotrentino - Provincia Autonoma di Trento

2 Gioco clima tempo Clima: l'insieme delle condizioni atmosferiche locali da cui dipende la vita delle piante, degli animali, dell'uomo. Tempo: condizioni atmosferiche (da Garzanti)

3 Metodi poco scientifici La luna Le cipolle I dolori articolari Comportamento degli animali (api, gatti etc.) Compensazione (es. estate calda, inverno freddo)

4 Il ciclo annuale

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7 L ATMOSFERA L atmosfera è una miscela di gas invisibili Componenti permanenti Azoto (N 2 ) % Ossigeno (O 2 ) % Argo (Ar) 0.93 % Anidride carbonica (CO 2 ) % Gas nobili (elio, neon, ) Componenti variabili - Ozono (O 3 ): 5-10 ppm a km ppm al suolo - Il vapore acqueo occupa fino al 4% del volume dell aria

8 LA TEMPERATURA Definizione: grandezza che misura lo stato termico o di energia interna (cioè il grado di agitazione molecolare) di un corpo o di un sistema, e che esprime l'attitudine di un corpo a scambiare calore con l'ambiente e con gli altri corpi???. (solidi e liquidi vibrazione molecolare, gas energia cinetica molecole o atomi). L unità di misura della temperatura è il Kelvin (K), uguale alla scala di Celsius ( C) T ( C) = T (K) La scala di Celsius ha due punti fissi (0 C e 100 C) che, alla pressione di 1013 hpa, corrispondono alla temperatura di congelamento e di ebollizione dell acqua

9 I termometri Per misurare la temperatura dell aria esistono diversi strumenti: il termometro a resistenza è quello comunemente usato nelle stazioni automatiche Una misura esatta di temperatura necessita di: proteggere lo strumento dalle radiazioni ventilare lo strumento eseguire la misura a 2 m dal suolo

10 I termometri Per misurare la temperatura esistono diversi strumenti: il termometro a resistenza è quello comunemente usato nelle stazioni automatiche Una misura esatta di temperatura necessita di: proteggere lo strumento dalle radiazioni ventilare lo strumento eseguire la misura a 2 m dal suolo

11 LA PRESSIONE ATMOSFERICA alta atm. Ogni particella d aria viene attratta come qualsiasi altro corpo Fg Per effetto della forza di gravità (Fg) ogni oggetto viene attratto con una forza proporzionale alla distanza livello mare 1 cm 1 cm La pressione è il rapporto tra il peso esercitato dall aria per l unità di superficie

12 LE UNITA DI MISURA DELLA PRESSIONE In meteorologia si usa l ettopascal (hpa) che corrisponde alla vecchia unità del millibar (mb) 1 hpa = 100 Pa = 1 mb dove: 1 Pa = 1 N (Newton) / m 2 Un altra unità in uso è il Torr o il millimetro di mercurio (mm Hg) 1 Torr = 1 mm Hg = 4/3 hpa Relazione tra le varie unità di misura: 1atm = 760 mmhg = 1013 mb = 1013 hpa

13 VUOTO Strumenti di misura Barometro a mercurio (Torricelli, 1643) alla pressione di 1013 hpa e alla temperatura di 0 C la colonnina di mercurio raggiunge un altezza di 76 cm Barometro aneroide (Vidie, 1843) formato da capsule metalliche elastiche che si dilatano o comprimono al variare della pressione

14 VALORI NORMALI ED ESTREMI DI PRESSIONE AL SUOLO NEI CENTRI DI ALTA E BASSA PRESSIONE Il valore medio della pressione al suolo a 0 m s.l.m. è di 1013 hpa

15 Variazione della pressione con la quota La pressione diminuisce con la quota (circa del 50% ogni 5000 m) Nelle parti più basse dell atmosfera la pressione cambia di circa 10 hpa per ogni 100 m di variazione in altezza

16 ANDAMENTO DIURNO REGOLARE DELLA PRESSIONE Andamento orario della pressione Trento 30/04/2002 hpa In condizioni tranquille di alta pressione è possibile rilevare una regolare variazione diurna della pressione con un periodo di 12 ore

17 GLI STATI DELL ACQUA L acqua è l unica sostanza che si presenta nell atmosfera in tutti gli stati possibili: solido, liquido e gassoso Durante i cambiamenti di stato vengono liberate grosse quantità di energia

18 Diagramma delle fasi dell acqua 2a: e* sopra una superficie di acqua sopraffusa 2b: e* sopra una superficie di ghiaccio

19 L UMIDITA Per umidità assoluta si intende la massa di vapore acqueo contenuta in un metro cubo d aria (kg/m 3 )

20 Perché l umidità assoluta non è un buon parametro per definire il contenuto di l umidità dell aria?

21 Esiste un limite superiore di quantità di vapore acqueo contenibile da un dato volume d aria che dipende dalla temperatura d aria: maggiore è la temperatura, più vapore acqueo può essere contenuto La causa dell'esistenza di un limite superiore della quantità di vapore in un determinato volume, è la presenza di una particolare forza di legame tra le molecole dell'acqua (H 2 O)

22 LA PRESSIONE DI VAPORE SATURO e* La pressione del vapore in un dato volume d'aria ad ogni temperatura T non può superare un valore che viene definito pressione di vapore saturo (e*), dipendente solo da quella temperatura Se si volesse aumentare la pressione oltre il valore e* di saturazione, corrispondente a una data temperatura, il vapore condenserebbe trasformandosi in acqua

23 L umidità relativa è il rapporto fra la quantità di vapore acqueo realmente presente nell aria e la quantità massima che l aria potrebbe contenere a quella temperatura (%) Se aumenta la pressione di vapore, a temperatura costante, ciò significa che aumenta il contenuto di vapore nell aria. Ma allora l umidità relativa è anche il rapporto tra la pressione di vapore e presente nell aria e la pressione di vapore saturo e* a quella temperatura (%)

24 La pressione di vapore saturo si comporta in modo diverso in funzione delle superfici in particolare: I cristalli di ghiaccio crescono a spese delle gocce d acqua Le gocce grosse crescono a spese di quelle piccole Le gocce d acqua in soluzione crescono a spese di quelle d acqua pura: ecco perché il processo di condensazione in natura può avvenire ad umidità relative del 70% circa

25 L AFA La sensazione d afa dipende dalla combinazione di temperatura e umidità relativa: con una temperatura di 20 C la sensazione di afa subentra quando l umidità relativa supera il 75%; con 30 C ciò avviene già al 45% Tuttavia. A temperature inferiori a 14 C l aumento di umidità provoca un aumento nella sensazione di freddo

26 Se l aria si raffredda al di sotto della temperatura T d alla quale avviene la condensazione Se T < T d con T d > 0 C rugiada Se T < T d con T d < 0 C brina galverna

27 ANDAMENTO DIURNO DI TEMPERATURA E UMIDITA % Trento 30 aprile 2002 Umidità Temperature C

28 LE PRECIPITAZIONI Alle normali condizioni di T e P presenti in atmosfera l acqua pura rimane allo stato liquido anche per valori di umidità relativa ben al di sopra del 100%!! Il processo di saturazione del vapore d acqua può avvenire solo in presenza dei nuclei di condensazione (pulviscolo atmosferico) La condensazione di acqua in soluzione non pura può già avvenire in presenza di umidità pari al %

29 Tutte le precipitazioni alle nostre latitudini partono dai cristalli di ghiaccio che crescono più velocemente delle goccioline d acqua Attraverso diversi processi i cristalli di ghiaccio raggiungono rapidamente dimensioni tali che permettono loro di raggiungere il suolo prima di evaporare

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31 Il tipo di precipitazione che giunge al suolo dipende dalla temperatura degli strati attraversati T > 0 C T > 0 C solo negli strati vicini al suolo T < 0 C al suolo con inv. termica in quota pioggia neve bagnata pioggia gelata o nevischio T < 0 C neve

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34 Schema della brezza

35 Circolazione in atmosfera secondo Hadley

36 La tropopausa alle nostre latitudini si trova a circa 6-8 km ma l altezza della tropopausa varia con la temperatura media p = p 0 exp (- (z-z 0 )/ H ) H = R T media / g 0

37 Cella polare Cella di Ferrel Cella di Hadley

38 Getto polare Getto subtropicale

39 Buys Ballot

40 Al centro del minimo al suolo CONVERGENZA DIVERGENZA in quota MOTI VERTICALI

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42 Forza di Coriolis Fco * sistema di riferimento non inerziale * tende a curvare verso destra la traiettoria delle particelle in moto (em. N) * aumenta con la latitudine * aumenta con la velocità della particella Vento geostrofico!!!! Direzione: parallelo alle isobare intensità: proporzionale al gradiente

43 Effetto dell attrito Fa * si manifesta vicino al suolo (PBL) * tende ad opporsi al moto * il vento interseca le isobare Ma se le isobare sono curvilinee..

44 Forza centrifuga Fce * moto lungo traiettorie curvilinee Flusso di gradiente Fp + Fco + Fce = 0

45 L onda ciclonica si sviluppa lungo il fronte polare Gradiente di temperatura Energia potenziale

46 Un increspatura si origina nel fronte polare e sarà all origine della formazione del nuovo ciclone * interazione tra una saccatura in quota e la zona frontale alla superficie

47 Nel giro di ore si forma un onda ciclonica * fronte caldo * fronte freddo * settore caldo * un minimo depressionario * precipitazioni diffuse davanti al fronte caldo * sottile fascia di precipitazioni lungo il fronte freddo * venti in aumento * energia disponibile per il rilascio di calore latente

48 Il sistema si muove verso est e comincia la fase di occlusione * il ciclone è nella sua fase più intensa * un fronte occluso si estende a partire dal minimo

49 Il settore caldo diminuisce le sue dimensioni e cresce l occlusione * tutta l energia potenziale disponibile è stata utilizzata * l energia cinetica si è dissipata in turbolenza * la formazione di nubi e precipitazioni è meno attiva * il settore caldo è scalzato dall aria fredda in arrivo * l aria fredda al suolo ristabilisce condizioni di stabilità

50 I fronti atmosferici Zone di transizione tra due diverse masse d aria che si distinguono per: densità temperatura umidità fronte freddo fronte caldo fronte occluso

51 Famiglia di cicloni

52 Analisi 06 UTC del 18 aprile 2002

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54 Fronte occluso il fronte freddo si muove più velocemente di quello caldo - occlusione fredda - occlusione calda

55 Occlusione fredda Aria davanti al fronte caldo più calda rispetto a quella retrostante * è il più frequente Fenomeni associati * tipo fronte caldo con fronte occluso in avvicinamento * tipo fronte freddo dopo il passaggio

56 Occlusione calda Aria davanti al fronte caldo più fredda rispetto a quella retrostante

57 FRONTE FREDDO prima del fronte durante il passaggio dopo il fronte Vento S / SW Raffiche, in rotazione W - NW Temperatura elevata Improvviso calo Regolare diminuzione Pressione diminuzione Raggiunge il minimo, poi aumenta rapidamente In ripresa Nubi Precipitazione In aumento Ci, Cs, Cb Primi brevi rovesci Cb Pioggia intensa, temporali talvolta con grandine Cu Rovesci e successive schiarite Visibilità Punto di rugiada Inizialmente buona, in peggioramento Scarsa, in miglioramento Ottima Elevato, stazionario Brusco calo In diminuzione

58 Fronte caldo prima del fronte durante il passaggio dopo il fronte Vento S / SE variabile S SW Temperatura freddo - fresco in lento riscaldamento aumento regolare in ulteriore aumento., poi stazionaria Pressione diminuzione livellata lieve ripresa, poi calo Nubi in aumento Ci, Cs, As, Ns, St, nebbie; Cb in estate stratiformi schiarite con Sc sparsi; Cb in estate Precipitazione lievi o moderate pioviggine o assente assenti, piogge o deboli rovesci Visibilità scarsa scarsa, in miglioramento Punto di rugiada buona, qualche foschia aumento regolare stazionario in aumento, poi stazionario