CORSO DI ECOLOGIA APPLICATA

UNIVERSITA DEGLI STUDI DI ROMA TOR VERGATA LAUREA TRIENNALE IN ECOLOGIA CORSO DI ECOLOGIA APPLICATA Titolare del corso: PROF. STEFANO CATAUDELLA A.A. 2007/2008 Testo consigliato per il corso: R. Marchetti Ecologia applicata, CittàStudi Edizioni S.r.l., 1993

L ATMOSFERA

GENERALITA L atmosfera è l involucro gassoso che avvolge la terra con una sottile pellicola non più spessa di circa 500 Km, anche se i 9/10 sono concentrati nei primi 16 Km. L atmosfera è un miscuglio di gas e vapore acqueo. L aria secca è una miscela di gas che si mantiene costante fino agli 80 Km. Nei primi 15-20 c è una significativa presenza di CO2 (0,03%) prodotta dai processi naturali ( respirazione vegetale,decomposizione e combustione di sostanze contenenti Carbonio,eruzioni vulcaniche). Insieme al vapore acqueo CO2 ha una funzione importante nella regolazione termica del pianeta ( effetto serra)

Fonte: R. Marchetti Ecologia applicata, CittàStudi Edizioni S.r.l., 1993

Caratteristiche fisiche dell atmosfera Le grandezze fisiche che caratterizzano lo stato ed il comportamento dell atmosfera sono soprattutto la radiazione, la temperatura, la pressione e l umidità

La radiazione L equilibrio termico dell atmosfera dipende dal bilancio tra l energia solare incidente al suolo, quella persa dalla Terra per irraggiamento, convezione, evaporazione, turbolenza e quella restituita all atmosfera dall effetto serra. Quando un corpo è colpito da onde elettromagnetiche una parte dell energia viene riflessa, una parte trasmessa, una parte assorbita (calore)

Principali grandezze radiometriche Radiazione solare diretta Radiazione solare diffusa Radiazione solare globale(diretta+diffusa) Radiazione terrestre Intensità luminosa( Ex1 sec-direzione) Soleggiamento Soleggiamento relativo

La temperatura La temperatura di un certo volume d aria dipende dal bilancio energetico netto tra i flussi di calore proveniente dagli strati atomosferici superiori ( radiazione solare globale, controradiazione,flussi turbolenti per azione del vento) e quelli provenienti dal suolo ( radiazione terrestre, radiazione solare riflessa, moti convettivi). Anche evaporazione e condensazione contribuiscono alle variazioni termiche di un volume di aria.

Grandezze termometriche Temperatura massima Tx Temperatura minima Tn ( 1,5 m dal suolo) Temperatura media giornaliera Tm Escursione media giornaliera differnza tra Tx e Tn Escursione media mensile differenza tra la media mensile di Tx e Tn Temperatura al suolo Ts ( 10 cm dal suolo) Temperatura nel terreno Tg ( max 90 cm) Gradi giorno GG per stimare se un certo stadio di sviluppo della vegetazione ha avuto l apporto energetico necessario

La pressione atmosferica La p.a. misura il peso esercitato su una superficie unitaria orizzontale dalla colonna d aria circostante. Il suo ruolo risulta importante nelle vicende del clima sia perché i dislivelli barici tra aree limitrofe determinano lo spostamento delle masse d aria, sia perché i mutamenti climatici a grande scala, sono legati essenzialmente alle variazioni di pressione nel tempo

Caratteristiche della pressione Le variazioni di pressione possono essere di tipo periodico e accidentale. La pressione diminuisce con la quota L unità di misura della pressione è hpa (1 mm di Hg=3/4 hpa Lo strumento di misura è il barometro a mercurio. In condizioni standard (latitudine 45 temperatura 0 C) la pressione ha un valore medio di 1013, 25 hpa =760 mmhg

Caratteristiche dell atmosfera Le linee che congiungono punti con P.A. identica sono dette isobare. Queste pongono in risalto le aree ove la pressione è più alta o è più bassa definendo le configurazioni bariche: a) Depressioni o cicloni. Centri con un minimo di pressione nella parte interna, isobare concentriche chiuse b) Anticicloni. Centri con un massimo barico interno con isobare concentriche chiuse c) Saccature. Bassa pressione che si allunga da Nord a Sud tra due zone di alta pressione d) Promontori. Alta pressione che si incunea da Sud verso Nord tra due basse pressioni

L UMIDITA I moti turbolenti, le correnti convettive e le correnti verticali di origine dinamica o orografica diffondono il vapore acqueo liberatosi dal suolo verso gli stati atmosferici superiori, ove nuovamente condensa con formazioni di nubi e precipitazioni o viene trasportato orizzontalmente dalle veloci correnti aeree della media alta troposfera, talvolta a distanza dall area di produzione

L UMIDITA La quantità massima di vapore acqueo che puo essere contenuta in un certo volume di aria (vapore saturo), ad una data pressione atmosferica, dipende dalla temperatura dell aria. La saturazione e condensazione del vapore può essere raggiunta attraverso l umificazione della massa d aria o con il raffreddamento dell aria umida

Perché piove? Il reffreddamento è responsabile della maggior parte dei processi di condensazione, può essere determinato: A) Irraggiamento B) Moti verticali ascendenti (raffreddamento 1 C ogni 100 metri)

GRADO DI UMIDITA DELL ARIA A) Umidità specifica.(q) esprime quanti grammi di vapore vi sono in un chilo di aria umida alle nostre latitudine 2-15 gr B) Pressione di vapore. P in hpa che il vapore esercita nell atmosfera per ogni T il valore è massimo quando l aria è satura C) Temperatura di rugiada. Td è la temperatura fino alla quale bisogna raffreddare a pressione costante una massa d aria per renderla satura D) Umidità relativa. E il rapporto percentuale tra la quantità q e la quantità massima Q che la massa d aria potrebbe contenere. Gli strumenti igrometrici misurano l umidità relativa il più noto è l igrometro a capello se dotato di un registratore diventa un igrografo

PRECIPITAZIONI Il vapore acqueo nella troposfera raggiunge le condizioni di condensazione e passare così allo stato liquido sotto forma di microscopiche gocce di 10-50 micron dando così origine alla nebbia e alle nubi. Il coagulo delle molecole di vapore genera le gocce

IDROMETEORE Nebbia e foschia. Prossima al suolo 10-15 micron di diametro, visibilità orizzontale minore di 1 Km nebbia, 1-10 Km foschia Pioviggine. Gocce diametro inferiore a 500 micron Pioggia. Precipitazione liquida gocce diametro superiore a 500 micron Neve. Precipitazione di cristalli di ghiaccio Grandine. Precipitazione di chicchi di ghiaccio Rovescio. Precipitazione intensa, breve di pioggia, neve o grandine Ruggiada e brina. Gocce o cristalli di ghiaccio che si formano al suolo per condensazione del vapore a livello del terreno.

VENTO Il vento è determinato dallo spostamento di enormi porzioni di atmosfera (masse d aria) che trae origine dalle differenze di pressione tra aree geografiche adiacenti, in prossimità dei rilievi le differenze di temperatura danno vita alle brezze. L intensità del vento raggiunge la massima intensità nelle ore più calde e la minima nelle ore notturne ed aumenta con la quota

CLIMA E MICROCLIMA Le condizioni meteorologiche che ad un tempo T interessano un area geografica definiscono il tempo mentre le caratteristiche medie del tempo rilevate in un lungo periodo di anni si definisce il clima della regione. Se ci si riferisce a limitate estensioni, circa 1 km e nei primi 100 m dell atmosfera si parla di microclima

Inquinamento dell atmosfera Effetti locali-vicini alle fonti Effetti globali come sommatoria Unità di misura : la concentrazione dei gas in atmosfera può essere misurata come massa per unità di volume o come volume per unità di volume

Composizione chimica dell atmosfera E in continua evoluzione fin dalla formazione del nostro pianeta, negli ultimi\200 anni la composizione di O2 ed N e di argon è comunque rimasta invariata. Unitamente all argon, sono presenti altri quattro gas nobili ( neon, elion,kriptond, xenon)

Gas di origine naturale L effetto degli organismi sulla composizione dell atmosfera è evidenziabile in termini semplici dell equilibrio fotosintesi/respirazione. Sono coinvolte ingenti quantità di ossigeno e biossido di carbonio (CO2) Il Metano idrocarburo da degradazione microbica.

Indici di qualità dell aria Concentrazione di inquinanti Conoscenza degli effetti si diversi organismi Cicli degli inquinanti negli ecosistemi controllati Uso effettivo del territorio

Grado di inquinamento dell aria Definizione dei livelli soglia per legge Definizione dei valorilimite, valori guida,dpcm 28/3/83 SO2,NO2,O3 A. accumulo di inquinanti B.Modificazioni morfologiche e strutturalic. Risposta delle comunità.

Cambiamenti climatici ed effetto serra Alcuni gas presenti in atmosfera come biossido di carbonio, il metano, l ozono, ed il vapore acqueo, giocano un ruolo fondamentale per determinare il clima sulla terra. Questi composti influenzano il bilancio energetico del sistema terraatmosfera, modificando il clima.

Cause dell effetto serra Il 99,998% dell energia in arrivo sul pianeta terra viene dal sole. 0,002 dalla radiazione lunare riflessa e dalle radiazioni cosmiche. Il sole è come un corpo nero con temperatura esterna di circa 6000 C. La terra risponde alla radiazione solare emettendo una controradiazione termica nell infrarosso. Alcuni gas CO2, CH4,O3,Nox, H2O, sono caratterizzati da assorbimento nell infrarosso ed emettono controradiazioni.(effetto serra)

Cosa fa l effetto serra? Impatti sul clima Impatti sull agricoltura Cambiamento del clima a livello del mare Effetti sulle risorse idriche Effetti sull ecosistema alpino Effetti del cambiamento del clima in Mediterraneo

La riduzione dello strato di ozono L ozono O, è la forma dell elemento ossigeno che ha tre atomi di ossigeno. E formato nella stratosfera per azione della radiazione solare sull ossigeno biatomico in un processo, chiamato di fotolisi. Le molecole di O2 sono rotte dalle radiazioni ad elevata energia in campo ultraviolettto liberando ossigeno atomico, che si ricombina con O2 per dare O3.

La riduzione dello strato di ozono Circa il 90% dell O3 atmosferico si trova nella stratosfera, dove vraggiunge le concentrazioni più elevate tra 19 e 23 Km di altezza, dalla terra. Considerato l effetto filtro dell O3 sulle radiazioni solari, questo ha effetti importanti sulla struttura termica dell atmosfera. La temperatura dell aria dopo una rapida diminuzione con l altezza nella troposfera, aumenta nella stratosfera a causa dell assorbimento dell energia solare da parte dello strato di O3