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ATMOSFERA
- Miscela di gas di composizione variabile → contiene anche particelle liquide e solide.
- Metà della massa compresa nei primi 5 km di spessore, il 95% di essa si trova al di sotto dei 20 km → non c’è un limite superiore netto
BASSA ATMOSFERA (OMOSFERA) 0/100 km
Composizione costante, rimescolata dai moti convettivi. 78% azoto, 21% ossigeno, 0,9% argon, 0,038 CO2 + altri gas. VAPORE ACQUEO
- È un componente di grande importanza.
- Concentrazione molto variabile → quantità maggiore a bassa quota e in prossimità di oceani, e nella fascia equatoriale, dove l'evaporazione è più intensa.
- Determina fenomeni atmosferici come le precipitazioni e la nebbia.
- Importante per l’equilibrio termico e idrico della Terra. PULVISCOLO ATMOSFERICO
- Abbondante nella bassa atmosfera, concentrazione nell'aria è molto variabile.
- Polveri fini provenienti dalle eruzioni vulcaniche, dall'erosione del suolo, dai processi di combustione, nonché particelle di origine biologica come pollini e spore.
- Le correnti ascendenti o le violente eruzioni vulcaniche possono trasportare il pulviscolo anche nell'alta atmosfera dove, però, è presente in quantità decisamente minori.
ALTA ATMOSFERA
I gas che la compongono si stratificano in base alla loro densità. → Da 90 a 200 km si trovano O2 e N2, → da 200 a 1100 km si trovano H2 , He, O (atomico), → da 1100 km a 3500 km si trova prevalentemente He, → oltre i 3500 km si trova solo H (atomico). VARIAZIONE DELLA PRESSIONE ATMOSFERICA La pressione è il peso esercitato sull'unità di superficie terrestre dalla colonna d'aria sovrastante. Si misura con il barometro. Le unità di misura sono: atmosfere, bar, pascal, millimetri di mercurio. Al crescere dell'altitudine, diminuisce il peso della colonna di aria esercitato sull'unità di superficie terrestre e quindi diminuisce la pressione atmosferica (gradiente barico verticale). VARIAZIONE DELLA TEMPERATURA DELL’ATMOSFERICA In base alla variazione della temperatura, l'atmosfera viene suddivisa in cinque strati concentrici.
STRATI DELL’ATMOSFERA: SFERE Strati a densità crescente con diversa composizione e temperatura. Le sfere sono delimitate da pause, zone di transizione situate a diverse altitudini a secondo della latitudine e delle stagioni. TROPOSFERA
- Strato di maggiore densità.
- Contiene la quasi totalità del vapore acqueo.
- È riscaldata dal basso → I gas della troposfera sono rimescolati da correnti convettive.
- Sede dei fenomeni meteorologici.
- La temperatura diminuisce con l'altitudine → il gradiente verticale è di 0,6°/100 m.
- La tropopausa ha un'altezza maggiore all'equatore (15-17 km) che ai poli (6-8 km).
- La tropopausa ha uno spessore di 2 km ed è sede delle “correnti a getto” → correnti d'aria velocissime. STRATOSFERA
- È più rarefatta della troposfera.
- Ha una composizione paragonabile alla troposfera ma con una minor percentuale di vapore acqueo e CO2.
- La temperatura rimane costante a -70° C fino a circa 20 km, poi aumenta fino a raggiungere 0° C alla stratopausa, per cui aria più calda e leggera si trova al di sopra di aria
- più fredda e densa (inversione termica).
- L'inversione termica impedisce il rimescolamento dei gas.
- In questa sfera si trova lo strato di ozono (ozonosfera), responsabile del riscaldamento della stratosfera.
- La concentrazione maggiore di ozono si trova tra 30 e 50 km. OZONOSFERA O2 → 2O O + O2 → O3 + calore
- L'ozono si forma, si dissocia e si riforma in un ciclo continuo grazie alle radiazioni ultraviolette provenienti dal Sole che scindono la molecola di ossigeno e la molecola dell'ozono stesso. In questo modo l'ozonosfera assorbe queste radiazioni liberando calore e proteggendo da esse la superficie terrestre. → L'ozono che si accumula a livello del suolo è un inquinante pericoloso perché è un gas tossico. → BUCO NELL’OZONO Assottigliamento dello strato di ozono causato principalmente dai cluorofluorocarburi. Le radiazioni ultraviolette scindono le molecole di CFC, liberando atomi di Cl, molto reattivi. Cl· + O3 → ClO· + O ClO· + O3 → ClO2 + O ClO2 + hν → Cl· + O → A termine del processo si riforma cloro atomico, perciò l'azione distruttiva nei confronti dell'ozono si ripete a ciclo continuo. Studi hanno messo in evidenza una variazione naturale dello spessore dello strato d’ozono. MESOSFERA
- È più rarefatta della stratosfera.
- Aumentano i gas più leggeri, Non è presente ozono.
BILANCIO RADIOATTIVO
Dell’enorme energia prodotta dal sole, soltanto una piccola parte raggiunge la terra sotto forma di radiazione a diversa lunghezza d’onda; una parte ancora più piccola raggiunge l superficie terrestre. La superficie terrestre viene scaldata dalla radiazione solare e, a sua volta, emette una radiazione terrestre che ha una lunghezza d'onda diversa dalla radiazione solare. La radiazione solare è costituita da onde “corte” (UV, luce visibile, infrarosso vicino). La radiazione terrestre è costituita da onde “lunghe” (infrarosso medio e lontano). La radiazione terrestre non si disperde completamente nello spazio perché l'atmosfera la assorbe e la invia di nuovo alla superficie terrestre EFFETTO SERRA Ad assorbire e inviare alla superficie la radiazione terrestre sono alcuni gas atmosferici: H2O, CO2, CH4. Gas serra → si comportano come i vetri di una serra: lasciano passare le radiazioni solari in entrata (radiazioni con lunghezza d'onda corta) Trattengono in parte la radiazione termica “in uscita” (radiazioni con lunghezza d'onda lunga), riflettendola verso la superficie terrestre. Questo fenomeno è noto come effetto serra e grazie ad esso la temperatura media della Terra si mantiene attorno ai 15°C e le escursioni termiche sono compatibili con lo sviluppo della vita. RIEQUILIBRIO TERMICO DELLA TERRA Bilancio energetico = differenza tra l'energia solare assorbita e l'energia riemessa dalla Terra.
- A livello globale su tempi molto lunghi → bilanciamento tra l'energia entrante e quella uscente.
- A livello locale si hanno bilanciamenti differenti in funzione della latitudine → la zona compresa tra i Tropici assorbe più energia di quanta ne emette (bilancio energetico positivo). RIEQUILIBRIO TERMICO meccanismi di trasferimento energetico tra le località con bilancio energetico positivo e le zone con bilancio energetico negativo.
- Circolazione dei venti,
- Correnti marine.
TEMPERATURA DELL’ARIA
dipende da:
- INCLINAZIONE RAGGI SOLARI → Maggiore fra i tropici (raggi poco inclinati). Alle nostre latitudini l’inclinazione varia durante l’anno
- ALTITUDINE → Diminuisce all’aumentare dell’altitudine → troposfera riscaldata dalla superficie terrestre.
- PRESENZA DI BACINI MARINI O LACUSTRI → Mari e laghi esercitano un'azione mitigatrice delle temperature dei luoghi rivieraschi → L'acqua ha un elevato calore specifico, si riscalda e si raffredda lentamente → Quando l'acqua viene scaldata, una parte notevole dell'energia assorbita è inizialmente usata per rompere un considerevole numero di legami a idrogeno, quando si raffredda si intensifica la formazione dei legami a idrogeno e questo processo libera energia sotto forma di calore, rallentando così l'abbassamento di temperatura.
- ESPOSIZIONE TOPOGRAFICA → Alle medie latitudini le località di montagna data l’inclinazione dei raggi solari possono trovarsi in ombra per molte ore.
- TIPO DI TERRENO E COPERTURA VEGETALE Influenza l'albedo, quindi la quantità di radiazione riflessa. Se l'albedo è alta, la quantità di luce riflessa e dispersa è alta. Quindi le temperature dell'aria rimangono basse. La vegetazione assorbe l'energia solare per la fotosintesi (di giorno e soprattutto d'estate) e aumenta il vapore acqueo a causa della traspirazione, rendendo le variazioni di temperatura meno marcate.
- PULVISCOLO E COPERTURA NUVOLOSA Durante il dì abbassano le temperature → impediscono l’arrivo della radiazione solare Durante la notte alzano le temperature → rinvia le radiazione termica terrestre
- URBANIZZAZIONE L’asfalto e gli edibici assorbo più calore → l’aria si riscalda maggiormente CARTA DELLE ISOTERME Consente una visione immediata della distribuzione della temperatura sulla superficie terrestre. Le isoterme sono linee che congiungono tutti i punti della superficie terrestre che hanno uguale temperatura.
PRESSIONE ATMOSFERICA
Peso esercitato sull'unità di superficie terrestre dalla colonna d'aria sovrastante. Si misura con il barometro, le unità di misura sono atmosfere, millimetri di mercurio (mmHg), bar, pascal. Dipende da:
- ALTITUDINE Al crescere dell'altitudine, diminuisce il peso della colonna di aria esercitato sull'unità di superficie terrestre e quindi diminuisce la pressione atmosferica
- TEMPERATURA L'aria calda è meno densa → minore pressione.
- UMIDITÀ
- Un volume di aria umida è più leggero di un ugual volume di aria secca a parità di condizioni.
- Principio di Avogadro: volumi uguali di gas diversi, nelle stesse condizioni di pressione e temperatura, contengono lo stesso numero di particelle. Nell'aria umida le molecole di H2O (massa molecolare 18u) sostituiscono molecole di O2 (32u), di N2 (28u) e di CO2 (44u) e pertanto il peso dell'aria umida è minore di quello dell'aria secca aria calda e umida → tende a salire aria fredda e secca → tende a scendere
VENTI PERIODICI
Gradienti barici che variano periodicamente. BREZZA DI MARE E DI TERRA
- Di giorno l’acqua sopra il mare si scalda più lentamente che la terra ferma → l’aria sopra l’acqua è più fredda dell’aria sopra la terra → alta pressione sul mare, bassa sulla terra ferma → aria calda sale sulla terraferma e richiama aria dal mare, formando la brezza di mare.
- Durante la notte il mare si raffredda più lentamente → fenomeno inverso → brezza di terra. BREZZA DI VALLE E DI MONTE Di giorno brezza di valle dalla pianura alla montagna → di mattina sulle vette bassa pressione → l’aria è più calda perché le vette vengono raggiunte dai raggi di sole prima della pianura da; di notte brezza di monte. MONSONI Dal mare vero la terraferma → stesso principio della brezza di terra e di mare applicato al subcontinnte indiano. Monsone estivo: spira dall'Oceano Indiano verso il continente asiatico, è carico di umidità perché proviene dall'oceano, scarica piogge torrenziali. Monsone invernale: spira dal continente asiatico verso l'Oceano Indiano, è un vento freddo e secco perché proviene dall'interno semiarido del continente asiatico.
VENTI LOCALI
IL FÖHN
Vento secco e a volte impetuoso che soffia adiacente alle catene montuose. massa d'aria incontra un rilievo, sale per superarlo → si espande e si raffredda adiabaticamente. Inizialmente di 1°C/100m (gradiente adiabatico secco). Ad una certa quota, però, il vapore acqueo della massa d'aria condensa e forma delle nubi. L'aria si raffredda secondo il gradiente adiabatico umido (0,6°C/100m). Abbondanti precipitazioni sul versante sopravento. Scavalcata la montagna, il vento scende lungo il pendio sottovento e si riscalda per compressione adiabatica secondo un gradiente di 1°C/100m perché è costituito da aria secca. Questo vento caldo prende il nome di föhn (favonio)
VENTI PLANETARI
BASSA TROPOSFERA
(3000/5000 metri) Influenzati da → rotazione della terra → rilievi → presenza di terre emerse o bacini d'acqua. La zona equatoriale è più riscaldata dei poli. Per riequilibrare le temperature le masse d'aria si trasferiscono dai poli (alta pressione) verso l'equatore (bassa pressione). A causa della rotazione terrestre, non si forma un'unica cella convettiva, ma tre per ogni emisfero.
CELLA DI HADLEY
L’aria calda e umida equatoriale sale verso l’alta troposfera e si sposta verso latitudini più alte. Si raffredda e perde umidità → abbondanti piogge equatoriali. L'aria, ormai fredda e secca, scende verso la superficie terrestre ad una latitudine di circa 30° (zona delle alte pressioni subtropicali). Scendendo si riscalda e quando arriva al suolo, in parte torna verso l'equatore generando i venti alisei. CELLA DI FERREL Una parte dell'aria scesa al suolo in corrispondenza delle alte pressioni subtropicali si dirige a latitudini più elevate, generando i venti occidentali. A circa 60° di latitudine, queste masse d'aria incontrano dell'aria fredda proveniente dai poli attorno. L'aria polare fredda, più densa, si incunea sotto l'aria proveniente dalle alte pressioni subtropicali e la costringe a salire in quota (zona delle basse pressioni subpolari). In quota l'aria torna verso la zona subtropicale, dove scende al suolo, chiudendo il circuito. CELLA POLARE Una parte dell'aria salita in quota in corrispondenza delle basse pressioni subpolari si dirige verso il polo. In corrispondenza del polo, l'aria è fredda e densa, quindi scende al suolo (zona delle alte pressioni polari) L'aria polare fredda si sposta verso la zona delle basse pressioni subpolari generando i venti polari.
ALTA TROPOSFERA
Influenzati solo da rotazione terrestre. Spessore maggiore all'equatore rispetto ai poli → alta pressione all’equatore → bassa pressione ai poli. Venti dall’equatore ai poli deviati dalla rotazione terrestre → correnti occidentali da ovest a est. La velocità aumenta con l’altezza. CORRENTI A GETTO Le correnti occidentali alle medie latitudini raggiungono velocità massima (fino a 500 km/h) e prendono il nome di correnti a getto. Fiumi d’aria larghi centinaia di chilometri e spessi qualche chilometro. CORRENTE A GETTO POLARE → tra i 45° e i 60° di latitudine; 10 km di altezza. CORRENTE A GETTO SUBTROPICALE → tra i 25° e i 30° di latitudine e spira; 13-14 km di altezza. Variazioni cicliche della durata di 3-5 settimane, durante le quali l'andamento delle correnti a getto passa da quasi rettilineo a ondeggiante. Questo andamento ondeggiante sposta aria calda verso nord e aria fredda verso sud.
FORMA DELLE NUBI
- CUMULI → Notevole sviluppo verticale, si formano da bolle di aria calda e umida che continuano a salire finché rimangono più calde e meno dense dell'aria circostante, segnalano instabilità dell'aria.
- CIRRI → Bianche a forma di ciuffi, costituite da minuscoli cristalli di ghiaccio, si formano nell’alta troposfera e sono di spessore ridotto
- NEMBO → Nube portatrice di pioggia. PRECIPITAZIONI ATMOSFERICHE quando condensa altra acqua nelle nubi le goccioline aumentano di dimensione. Se le dimensioni delle goccioline diventano troppo grandi, si ha una precipitazione. PIOGGIA E NEVE
- formazione di cristalli di ghiaccio sempre più grossi nella parte alta della nube (nube fredda)
- la formazione di gocce di acqua sempre più grosse nella parte alta della nube (nube calda). NUBE FREDDA
- Regioni temperate e delle nubi cumuliformi con elevato sviluppo verticale.
- In alto la temperatura è di -5/-10°C → costituite da aghetti di ghiaccio che agiscono da nuclei di condensazione, il vapore acqueo ci solidifica intorno.
- Quando raggiungono notevole dimensioni o quando spinti da correnti discendenti cadono a terra, accrescendosi nel mentre. NUBE CALDA
- Regioni tropicali, temperature sopra allo 0 → le parti alte delle nubi cumuliformi sono costituite da gocce d’acqua.
- Le più grandi iniziano a scendere, cadendo urtano le più piccole accrescendosi fino a diventare gocce di pioggia → in presenza di correnti ascendenti le gocce salendo e riscendendo aumentano ulteriormente la loro dimensione. GRANDINE Si ha quando nelle nubi cumuliformi temporalesche nella parte superiore attorno a un ago di ghiaccio si depositi uno strato di ghiaccio lattiginoso (ricco d’aria), scendendo poi verso le zone più calde ci si deposita un altro strato di ghiaccio povero d’aria (trasparente). Le correnti ascendenti possono portare su le gocce accrescendo il chicco fino a quando il peso lo fa precipitare. TEMPORALI Cause dei temporali: instabilità atmosferica (aria calda che sale) umidità (U.R. superiore al 40÷ 50%) FULMINI Durante un temporale, nelle nubi con elevato sviluppo verticale, si formano forti campi elettrici, con cariche positive nella parte alta della nube e cariche negative nella parte bassa. La presenza di cariche negative nella parte bassa della nube, induce l'accumulo di carica positiva al suolo o su oggetti più elevati. Tra le nubi e il suolo o tra le nubi stesse possono verificarsi violente scariche elettriche. Le scariche elettriche possono avvenire anche all'interno delle nubi stesse. TUONO Suono forte causato dalle compressioni causate dall’espansione rapida dell’aria a causata dal riscaldamento fino a 15000°C dell’aria a seguito del passaggio di un fulmine.
REGIME PLUVIOMETRICO
È la ripartizione stagionale, mensile o annuale delle precipitazioni in una data regione. Per stabilire un regime luviometrico bisogna avere almeno 30 anni di dati. Isoiete → linee che uniscono i luoghi con la stessa quantità media di precipitazioni La piovosità tende a diminuire con la latitudine, ma dipende anche dalla distribuzione delle aree cicloniche e anticicloniche, delle terre emerse e dei mari così come dalla presenza di rilievi e dalla quota.
- REGIME EQUATORIALE → precipitazioni a carattere piovoso tutto l'anno, con due massimi in corrispondenza degli equinozi
- REGIME TROPICALE → un solo periodo piovoso (in estate), resto dell'anno asciutto
- REGIME MEDITERRANEO → stagione secca in estate, stagione piovosa in inverno.
- REGIME MARITTIMO → buona quantità di precipitazioni in tutto l'anno, con un massimo in inverno.
- REGIME CONTINENTALE → precipitazioni scarse, concentrate in estate.
- REGIME POLARE → precipitazioni scarse, a carattere nevoso, per lo più in estate e autunno. PERTURBAZIONI ATMOSFERICHE
- Il tempo meteorologico è influenzato dallo spostamento di ingenti porzioni atmosferiche uniformi dal punto di vista della temperatura e dell'umidità.
- Una massa d'aria si forma stazionando su una regione della Terra di cui assume le caratteristiche.
- Zona continentale ad elevate latitudini: massa d'aria freddae secca.
- Zona marina e tropicale: massa d'aria calda e umida.
I FRONTI
Le masse si spostano dalle zone di alta pressione verso quelle di bassa pressione. Questi spostamenti favoriscono l'incontro di masse d'aria differenti provocando l'insorgere di perturbazioni atmosferiche. Superficie frontale : superficie di contatto tra due masse di aria con caratteristiche diverse di temperatura e di umidità. Fronte : intersezione di una superficie frontale con il suolo. FRONTI STAZIONARI → masse d’aria che scorrono parallelamente e in direzione opposta, paralleli alle isobare. FRONTI MOBILI si spostano, tagliano le isobare.
Il vortice ciclonico che ruota in senso antiorario nel nostro emisfero si sposta da est verso ovest e viene deviato dalla forza di Coriolis verso latitudini maggiori. I cicloni scaricano sulle coste dei continenti piogge torrenziali e onde marine molto alte. Alle medie latitudini si attenuano e si trasformano in cicloni extratropicali (delle medie latitudini).
