seminari del dottorato ruolo della turbolenza nella formazione delle nuvole antonio celani a andrea mazzino b agnese seminara c marco tizzi b a centre national de la recherche scientifique, institut pastuer, paris b istituto nazionale di fisica nucleare, sezione di genova università di genova, dipartimento di fisica c harvard university, school of engineering and applied sciences genova, giovedì 8 gennaio 2009 celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 1/28
sommario generalità sulle nuvole 1 generalità sulle nuvole composizione scale dinamica 2 nucleazione condensazione cattura 3 ampliamento dello spettro ruolo della turbolenza risultati numerici celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 2/28
sommario generalità sulle nuvole composizione scale dinamica 1 generalità sulle nuvole composizione scale dinamica 2 nucleazione condensazione cattura 3 ampliamento dello spettro ruolo della turbolenza risultati numerici celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 3/28
che cos è una nuvola? composizione scale dinamica aerosol atmosferico gas: aria umida (aria e vapor acqueo) liquidi: goccioline d acqua solidi: sali, polveri, ghiaccio celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 4/28
che cos è una nuvola? composizione scale dinamica aerosol atmosferico gas: aria umida (aria e vapor acqueo) liquidi: goccioline d acqua solidi: sali, polveri, ghiaccio celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 4/28
che cos è una nuvola? composizione scale dinamica aerosol atmosferico gas: aria umida (aria e vapor acqueo) liquidi: goccioline d acqua solidi: sali, polveri, ghiaccio celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 4/28
che cos è una nuvola? composizione scale dinamica aerosol atmosferico gas: aria umida (aria e vapor acqueo) liquidi: goccioline d acqua solidi: sali, polveri, ghiaccio celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 4/28
composizione scale dinamica straordinaria varietà di forme e caratteristiche cumuli celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 5/28
composizione scale dinamica straordinaria varietà di forme e caratteristiche strati celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 5/28
generalità sulle nuvole composizione scale dinamica straordinaria varietà di forme e caratteristiche cumulonembi celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 5/28
composizione scale dinamica straordinaria varietà di forme e caratteristiche cirri celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 5/28
composizione scale dinamica straordinaria varietà di forme e caratteristiche mammati celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 5/28
composizione scale dinamica straordinaria varietà di forme e caratteristiche mammati celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 5/28
classificazione delle nuvole composizione scale dinamica luke howard (1802) stratiformi/convettive strati/cumuli altezza alla base basse/medie/alte/verticali celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 6/28
classificazione delle nuvole composizione scale dinamica luke howard (1802) stratiformi/convettive strati/cumuli altezza alla base basse/medie/alte/verticali celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 6/28
composizione scale dinamica dalle scale submicroscopiche a quelle atmosferiche goccia di pioggia R 2 mm gocciolina di nuvola R 20 µm nucleo di condensazione R 0, 2 µm nove ordini di grandezza gocce 100 nm 1 mm nuvole 100 m 1 km perturbazioni 10 km 1000 km studiare il micro per comprendere il macro microfisica delle nuvole celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 7/28
composizione scale dinamica dalle scale submicroscopiche a quelle atmosferiche nove ordini di grandezza gocce 100 nm 1 mm nuvole 100 m 1 km perturbazioni 10 km 1000 km studiare il micro per comprendere il macro microfisica delle nuvole celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 7/28
composizione scale dinamica dalle scale submicroscopiche a quelle atmosferiche studiare il micro per comprendere il macro microfisica delle nuvole nove ordini di grandezza gocce 100 nm 1 mm nuvole 100 m 1 km perturbazioni 10 km 1000 km celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 7/28
composizione scale dinamica dalle scale submicroscopiche a quelle atmosferiche studiare il micro per comprendere il macro microfisica delle nuvole nove ordini di grandezza gocce 100 nm 1 mm nuvole 100 m 1 km perturbazioni 10 km 1000 km celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 7/28
restringere il campo generalità sulle nuvole composizione scale dinamica dinamiche differenti convezione orografia bassa pressione sollevamento lungo fronti termici correnti ascensionali di aria umida espansione adiabatica dell aria raffreddamento dell aria soprassaturazione dell ambiente celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 8/28
restringere il campo generalità sulle nuvole composizione scale dinamica dinamiche differenti convezione orografia bassa pressione sollevamento lungo fronti termici correnti ascensionali di aria umida espansione adiabatica dell aria raffreddamento dell aria soprassaturazione dell ambiente celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 8/28
restringere il campo generalità sulle nuvole composizione scale dinamica dinamiche differenti convezione orografia bassa pressione sollevamento lungo fronti termici correnti ascensionali di aria umida espansione adiabatica dell aria raffreddamento dell aria soprassaturazione dell ambiente celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 8/28
restringere il campo generalità sulle nuvole composizione scale dinamica dinamiche differenti convezione orografia bassa pressione sollevamento lungo fronti termici correnti ascensionali di aria umida espansione adiabatica dell aria raffreddamento dell aria soprassaturazione dell ambiente celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 8/28
restringere il campo generalità sulle nuvole composizione scale dinamica dinamiche differenti convezione orografia bassa pressione sollevamento lungo fronti termici correnti ascensionali di aria umida espansione adiabatica dell aria raffreddamento dell aria soprassaturazione dell ambiente celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 8/28
tre fasi successive generalità sulle nuvole composizione scale dinamica goccia di pioggia R 2 mm gocciolina di nuvola R 20 µm nucleo di condensazione R 0, 2 µm crescita delle goccioline nucleazione R 0, 1 µm condensazione R 1 10 µm collisioni e coalescenza: cattura R > 20 µm... pioggia R > 2 mm celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 9/28
tre fasi successive generalità sulle nuvole composizione scale dinamica goccia di pioggia R 2 mm gocciolina di nuvola R 20 µm nucleo di condensazione R 0, 2 µm crescita delle goccioline nucleazione R 0, 1 µm condensazione R 1 10 µm collisioni e coalescenza: cattura R > 20 µm... pioggia R > 2 mm celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 9/28
tre fasi successive generalità sulle nuvole composizione scale dinamica V 1 V2 crescita delle goccioline nucleazione R 0, 1 µm condensazione R 1 10 µm collisioni e coalescenza: cattura R > 20 µm... pioggia R > 2 mm celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 9/28
tre fasi successive generalità sulle nuvole composizione scale dinamica goccia di pioggia R 2 mm gocciolina di nuvola R 20 µm nucleo di condensazione R 0, 2 µm crescita delle goccioline nucleazione R 0, 1 µm condensazione R 1 10 µm collisioni e coalescenza: cattura R > 20 µm... pioggia R > 2 mm celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 9/28
sommario generalità sulle nuvole nucleazione condensazione cattura 1 generalità sulle nuvole composizione scale dinamica 2 nucleazione condensazione cattura 3 ampliamento dello spettro ruolo della turbolenza risultati numerici celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 10/28
nucleazione condensazione cattura formazione spontanea di embrioni di goccioline embrioni di goccioline urti tra molecole aggregati spontanei sopravvivenza di embrioni dipende dal raggio? dipende dall ambiente? costa costruire interfaccia meglio superficie piccola ambiente soprassaturo vapore cerca di condensare energia dell embrione E cr 2 sr 3 celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 11/28
nucleazione condensazione cattura formazione spontanea di embrioni di goccioline embrioni di goccioline urti tra molecole aggregati spontanei sopravvivenza di embrioni dipende dal raggio? dipende dall ambiente? costa costruire interfaccia meglio superficie piccola ambiente soprassaturo vapore cerca di condensare energia dell embrione E cr 2 sr 3 celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 11/28
nucleazione condensazione cattura formazione spontanea di embrioni di goccioline embrioni di goccioline urti tra molecole aggregati spontanei sopravvivenza di embrioni dipende dal raggio? dipende dall ambiente? costa costruire interfaccia meglio superficie piccola ambiente soprassaturo vapore cerca di condensare energia dell embrione E cr 2 sr 3 celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 11/28
nucleazione condensazione cattura formazione spontanea di embrioni di goccioline embrioni di goccioline urti tra molecole aggregati spontanei sopravvivenza di embrioni dipende dal raggio? dipende dall ambiente? costa costruire interfaccia meglio superficie piccola ambiente soprassaturo vapore cerca di condensare energia dell embrione E cr 2 sr 3 celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 11/28
nucleazione condensazione cattura formazione spontanea di embrioni di goccioline embrioni di goccioline urti tra molecole aggregati spontanei sopravvivenza di embrioni dipende dal raggio? dipende dall ambiente? costa costruire interfaccia meglio superficie piccola ambiente soprassaturo vapore cerca di condensare energia dell embrione E cr 2 sr 3 celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 11/28
nucleazione omogenea nucleazione condensazione cattura energia dell embrione E cr 2 sr 3 raggio critico s = c R energia positiva sgretolamento dell embrione energia negativa formazione di una gocciolina celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 12/28
nucleazione omogenea nucleazione condensazione cattura energia dell embrione E cr 2 sr 3 raggio critico s = c R energia positiva sgretolamento dell embrione energia negativa formazione di una gocciolina celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 12/28
nucleazione omogenea nucleazione condensazione cattura energia dell embrione E cr 2 sr 3 raggio critico s = c R energia positiva sgretolamento dell embrione energia negativa formazione di una gocciolina celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 12/28
nucleazione omogenea nucleazione condensazione cattura energia dell embrione raggio critico E cr 2 sr 3 s = c R energia positiva sgretolamento dell embrione s energia negativa formazione di una gocciolina s < R c R celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 12/28
nucleazione condensazione cattura ambiente reale molto meno soprassaturo s nuvole reali s c R s < R c R nucleazione omogenea non avviene nelle nuvole celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 13/28
nucleazione condensazione cattura ambiente reale molto meno soprassaturo s nuvole reali s c R s < R c R nucleazione omogenea non avviene nelle nuvole celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 13/28
nucleazione condensazione cattura ruolo di polveri e sali nella nucleazione particelle dell aerosol idrofobe idrofile superfici di supporto più semplice raggiungere raggio critico nuclei di condensazione bagnabili o idrofili solubili o igroscopici celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 14/28
nucleazione condensazione cattura ruolo di polveri e sali nella nucleazione particelle dell aerosol idrofobe idrofile superfici di supporto più semplice raggiungere raggio critico nuclei di condensazione bagnabili o idrofili solubili o igroscopici celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 14/28
nucleazione condensazione cattura ruolo di polveri e sali nella nucleazione particelle dell aerosol idrofobe idrofile superfici di supporto più semplice raggiungere raggio critico nuclei di condensazione bagnabili o idrofili solubili o igroscopici celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 14/28
nucleazione eterogenea nucleazione condensazione cattura nuclei idrofili patina d acqua intorno al nucleo nuclei igroscopici sale dissolto completamente effetto soluto assai più forte due tipi di goccia goccia di foschia goccia di nuvola curva critica di köhler s = c R h R 3 celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 15/28
nucleazione eterogenea nucleazione condensazione cattura nuclei idrofili patina d acqua intorno al nucleo nuclei igroscopici sale dissolto completamente effetto soluto assai più forte due tipi di goccia goccia di foschia goccia di nuvola curva critica di köhler s = c R h R 3 celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 15/28
nucleazione eterogenea nucleazione condensazione cattura s s > s c s < R 0 R fos R c R nuv R nuclei idrofili patina d acqua intorno al nucleo nuclei igroscopici sale dissolto completamente effetto soluto assai più forte due tipi di goccia goccia di foschia goccia di nuvola curva critica di köhler s = c R h R 3 celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 15/28
nucleazione eterogenea nucleazione condensazione cattura s s > s c s < R 0 R fos R c R nuv R nuclei idrofili patina d acqua intorno al nucleo nuclei igroscopici sale dissolto completamente effetto soluto assai più forte due tipi di goccia goccia di foschia goccia di nuvola curva critica di köhler s = c R h R 3 celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 15/28
nucleazione condensazione cattura composizione dei nuclei di condensazione provenienza sali marini inquinanti incendi di foreste polveri da suolo e deserti (silicati) gas marini irradiati dal sole (solfati) quantità particelle aerosol 2 nuclei condensazione nuclei condensazione: su terra 3 su mare acqua liquida: su terra su mare raggio goccioline: su terra < su mare celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 16/28
nucleazione condensazione cattura composizione dei nuclei di condensazione provenienza sali marini inquinanti incendi di foreste polveri da suolo e deserti (silicati) gas marini irradiati dal sole (solfati) quantità particelle aerosol 2 nuclei condensazione nuclei condensazione: su terra 3 su mare acqua liquida: su terra su mare raggio goccioline: su terra < su mare celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 16/28
crescita per condensazione nucleazione condensazione cattura vapor acqueo meno denso vicino alla gocciolina diffonde sulla superficie della gocciolina accresce la gocciolina condensandovi crescita dei raggi d dt R2 = 2C R s R t crescita dei raggi rallenta nel tempo come nasce la pioggia? celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 17/28
crescita per condensazione nucleazione condensazione cattura vapor acqueo meno denso vicino alla gocciolina diffonde sulla superficie della gocciolina accresce la gocciolina condensandovi crescita dei raggi d dt R2 = 2C R s R t crescita dei raggi rallenta nel tempo come nasce la pioggia? celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 17/28
crescita per condensazione nucleazione condensazione cattura vapor acqueo meno denso vicino alla gocciolina diffonde sulla superficie della gocciolina accresce la gocciolina condensandovi crescita dei raggi d dt R2 = 2C R s R t crescita dei raggi rallenta nel tempo come nasce la pioggia? celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 17/28
collisioni e coalescenza nucleazione condensazione cattura probabilità di cattura e velocità terminali P catt v 1 v 2 v i R 2 i V 1 se velocità differenti goccioline collidono e coalescono goccioline grandi catturano piccole effetto a valanga V2 cattura si attiva solo da ampio spettro dei raggi celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 18/28
collisioni e coalescenza nucleazione condensazione cattura probabilità di cattura e velocità terminali P catt v 1 v 2 v i R 2 i V 1 se velocità differenti goccioline collidono e coalescono goccioline grandi catturano piccole effetto a valanga V2 cattura si attiva solo da ampio spettro dei raggi celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 18/28
collisioni e coalescenza nucleazione condensazione cattura probabilità di cattura e velocità terminali P catt v 1 v 2 v i R 2 i V 1 se velocità differenti goccioline collidono e coalescono goccioline grandi catturano piccole effetto a valanga V2 cattura si attiva solo da ampio spettro dei raggi celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 18/28
sommario generalità sulle nuvole ampliamento dello spettro ruolo della turbolenza risultati numerici 1 generalità sulle nuvole composizione scale dinamica 2 nucleazione condensazione cattura 3 ampliamento dello spettro ruolo della turbolenza risultati numerici celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 19/28
ampliamento dello spettro ruolo della turbolenza risultati numerici modello classico di condensazione ipotesi classiche descrizione di tipo campo medio evoluzione di un piccolo volume fluido ascendente legge evolutiva dei raggi d dt R2 = 2C R s σ R 2(t)σ R 2(0) osservazioni sperimentali ampliamento dello spettro celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 20/28
ampliamento dello spettro ruolo della turbolenza risultati numerici modello classico di condensazione ipotesi classiche descrizione di tipo campo medio evoluzione di un piccolo volume fluido ascendente legge evolutiva dei raggi d dt R2 = 2C R s σ R 2(t) = σ R 2(0) osservazioni sperimentali ampliamento dello spettro celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 20/28
ampliamento dello spettro ruolo della turbolenza risultati numerici modello classico di condensazione ipotesi classiche descrizione di tipo campo medio evoluzione di un piccolo volume fluido ascendente i. j. lee, h. r. pruppacher 1977 pure appl. geophys. 115 legge evolutiva dei raggi d dt R2 = 2C R s σ R 2(t) > σ R 2(0) osservazioni sperimentali ampliamento dello spettro celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 20/28
modelli alternativi proposti ampliamento dello spettro ruolo della turbolenza risultati numerici alcuni possibili effetti ruolo di nuclei giganti concentrazione preferenziale intrusione di aria secca fluttuazioni locali e temporali mescolamento turbolento cattura turbolenta con questi importanti meccanismi spiegazione parziale dell ampliamento dello spettro celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 21/28
modelli alternativi proposti ampliamento dello spettro ruolo della turbolenza risultati numerici alcuni possibili effetti ruolo di nuclei giganti concentrazione preferenziale intrusione di aria secca fluttuazioni locali e temporali mescolamento turbolento cattura turbolenta con questi importanti meccanismi spiegazione parziale dell ampliamento dello spettro celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 21/28
volume fluido e turbolenza ampliamento dello spettro ruolo della turbolenza risultati numerici goccioline confinate goccioline libere goccioline trasportate nell intera nuvola esplorati ambienti assai differenti volume fluido inappropriato celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 22/28
volume fluido e turbolenza ampliamento dello spettro ruolo della turbolenza risultati numerici goccioline confinate goccioline libere goccioline trasportate nell intera nuvola esplorati ambienti assai differenti volume fluido inappropriato celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 22/28
generalità sulle nuvole ampliamento dello spettro ruolo della turbolenza risultati numerici approccio turbolento globale 2d a. celani, g. falkovich, a. mazzino, a. seminara 2005 europhys. lett. 70 6 2d a. celani, a. mazzino, a. seminara, m. tizzi 2007 j. turbul. 8 17 3d a. s. lanotte, a. seminara, f. toschi 2008 accettato da j. atmos. sci. soprassaturazione fluttuazioni globali w, s v(x, t), s(x, t) L 1 m L 1 km celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 contenuto acqueo meccanismo di correlazione ampliamento dello spettro ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 23/28
generalità sulle nuvole ampliamento dello spettro ruolo della turbolenza risultati numerici approccio turbolento globale 2d a. celani, g. falkovich, a. mazzino, a. seminara 2005 europhys. lett. 70 6 2d a. celani, a. mazzino, a. seminara, m. tizzi 2007 j. turbul. 8 17 3d a. s. lanotte, a. seminara, f. toschi 2008 accettato da j. atmos. sci. soprassaturazione fluttuazioni globali w, s v(x, t), s(x, t) L 1 m L 1 km celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 contenuto acqueo meccanismo di correlazione ampliamento dello spettro ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 23/28
equazioni del modello ampliamento dello spettro ruolo della turbolenza risultati numerici evoluzione euleriana dei campi inclusa retroazione delle gocce sul vapore t v + v v = 1 ρ p g + ν 2 v t s + v s = G s w(1 + s) C s λ(b s + s) + D 2 s evoluzione lagrangiana delle goccioline inclusi effetti di curvatura e soluto d dt X i(t) = v ( X i (t), t ) + 2Dη i (t) ( d dt R2 i (t) = 2C R s ( X i (t), t ) c R i (t) + h ) R 3 i (t) celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 24/28
equazioni del modello ampliamento dello spettro ruolo della turbolenza risultati numerici evoluzione euleriana dei campi inclusa retroazione delle gocce sul vapore t v + v v = 1 ρ p g + ν 2 v t s + v s = G s w(1 + s) C s λ(b s + s) + D 2 s evoluzione lagrangiana delle goccioline inclusi effetti di curvatura e soluto d dt X i(t) = v ( X i (t), t ) + 2Dη i (t) ( d dt R2 i (t) = 2C R s ( X i (t), t ) c R i (t) + h ) R 3 i (t) celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 24/28
evoluzione dello spettro dei raggi ampliamento dello spettro ruolo della turbolenza risultati numerici P (R 2 )/R 2 0 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10 1 10 2 10 3 R 2 /R 2 0 t = 0 τ L t = 0.1 τ L t = 0.5 τ L turbolenza più intensa maggiore ampliamento evoluzione temporale forte ampliamento celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 25/28
evoluzione dello spettro dei raggi ampliamento dello spettro ruolo della turbolenza risultati numerici P (R 2 )/R 2 0 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10 1 10 2 10 3 R 2 /R 2 0 t = 0 τ L t = 0.1 τ L t = 0.5 τ L evoluzione temporale forte ampliamento turbolenza più intensa P (R2 )R 2 0 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 maggiore ampliamento ε = 10-1 m 2 /s 3 ε = 10-2 m 2 /s 3 10 1 10 2 10 3 R 2 / R2 0 celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 25/28
crescita delle goccioline ampliamento dello spettro ruolo della turbolenza risultati numerici <R 2 > / R2 0 1200 1000 800 600 400 200 ε = 10-1 m 2 /s 3 ε = 10-2 m 2 /s 3 ε = 10-3 m 2 /s 3 in presenza di retroazione effetto ridotto 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 t / τ L turbolenza più intensa maggiore crescita del raggio celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 26/28
crescita delle goccioline ampliamento dello spettro ruolo della turbolenza risultati numerici <R 2 > / R2 0 1200 1000 800 600 400 200 ε = 10-1 m 2 /s 3 ε = 10-2 m 2 /s 3 ε = 10-3 m 2 /s 3 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 t / τ L turbolenza più intensa maggiore crescita del raggio in presenza di retroazione <R > / R 0 effetto ridotto 12 10 8 6 4 2 without droplet feedback on vapour with droplet feedback on vapour 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 t / τ L celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 26/28
conclusioni e prospettive ampliamento dello spettro ruolo della turbolenza risultati numerici turbolenza quale nucleo equivalente condizioni assai differenti esplorate dalle goccioline correlazione tra traiettorie e campo di vapore ampliamento dello spettro dei raggi sufficienti nuclei più piccoli per effetto della turbolenza retroazione delle gocce su vapore riduce effetti a. celani, a. mazzino, m. tizzi 2008 n. j. phys. 10 075021 a. celani, a. mazzino, m. tizzi sottoposto a int. j. mod. phys. b sviluppi futuri simulazioni più dettagliate convezione umida fase di collisioni e coalescenza celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 27/28
conclusioni e prospettive ampliamento dello spettro ruolo della turbolenza risultati numerici turbolenza quale nucleo equivalente condizioni assai differenti esplorate dalle goccioline correlazione tra traiettorie e campo di vapore ampliamento dello spettro dei raggi sufficienti nuclei più piccoli per effetto della turbolenza retroazione delle gocce su vapore riduce effetti a. celani, a. mazzino, m. tizzi 2008 n. j. phys. 10 075021 a. celani, a. mazzino, m. tizzi sottoposto a int. j. mod. phys. b sviluppi futuri simulazioni più dettagliate convezione umida fase di collisioni e coalescenza celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 27/28
indice generalità sulle nuvole ampliamento dello spettro ruolo della turbolenza risultati numerici 1 generalità sulle nuvole composizione scale dinamica 2 nucleazione condensazione cattura 3 ampliamento dello spettro ruolo della turbolenza risultati numerici celani, mazzino, seminara, tizzi genova 8-1-09 ruolo della tubolenza nella formazione delle nuvole 28/28