02 - Climatologia

Scuola di Architettura e Design “Eduardo Vittoria”LM-4 – Architettura

Laboratorio di pianificazione della città e del paesaggioModulo “Geomorfologia del Paesaggio” Prof. Carlo

Bisci

Laboratorio di Pianificazione della Città e del Paesaggio - Modulo “Geomorfologia del Paesaggio” Prof. Carlo Bisci

Climatologia – Premesse

La Climatologia, materia tipica delle Scienze naturali, studia la distribuzione e la variazione areale e temporale dei valori medi dei fattori del clima (temperature, precipitazioni, venti, umidità, pressione, insolazione ecc.); si tratta di una scienza completamente diversa dalla Meteorologia, che invece studia l’evoluzione a brevissimo termine di singoli fenomeni atmosferici ed è una branca della Fisica dell’Atmosfera.Lo studio e la classificazione di un clima richiedono procedure scientifiche lunghe e complesse, dati i molteplici elementi che lo caratterizzano e fattori che lo determinano. La caratterizzazione climatica può essere riferita a: •grandi territori della superficie terrestre, distinti per fasce di latitudine e/o altitudine (clima zonale). •”area vasta”, individuata sulla base di caratteristici e ricorrenti assetti geografici (clima regionale); •singole località (microclima); •porzioni di territorio molto limitate (topoclima).

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Climatologia – Il Sole

circa5’700 °C

circa -270 °C

-23 °C-173 - +127 °C

20 °C-90 - +60°C

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Climatologia – La radiazione solarePartendo dalla Legge di Stefan e dalla Legge di Planck, è possibile dedurre che la lunghezza dell’onda elettromagnetica emessa da un corpo è proporzionale alla quarta potenza dell’inverso della sua temperatura.

λ = 1/ T4

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Climatologia – Spettro della REM

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Climatologia – Interazioni della REM con la materiaLa REM, incontrando la materia, può essere:

TRASMESSA (corpo trasparente)RIFLESSA (corpo “chiaro”)

ASSORBITA (corpo “scuro”)

Per la legge della conservazione dell’energia: I = T + R + A

I

R

AT

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Climatologia – Assorbimento e riemissione della REM

La radiazione assorbita provoca alterazioni a livello atomico, molecolare e strutturale che comportano un incremento

dell'energia.Questa si riflette nel riscaldamento

del corpo che, quindi, emetterà REM compatibile con la sua nuova

temperatura.La Terra, che ha una temperatura

media di circa 300°K, ri-emette nella lunghezza d'onda dell'Infrarosso termico.

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Climatologia – Riscaldamento dell’ariaL'aria è trasparente alla REM emessa dal Sole, per cui il suo

riscaldamento per insolazione è minimo, mentre è molto più assorbente rispetto alle radiazioni a bassa frequenza dell' IR termico, per cui il riscaldamento dell'aria dipende soprattutto dalla riemissione da parte di terra ed acqua.

L'atmosfera (soprattutto CO2 e vapore acqueo) non è trasparente all'infrarosso

termico (effetto serra)

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Climatologia – I gas serra

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Climatologia – L’effetto serra

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Climatologia – L’atmosfera terrestreL'atmosfera terrestre può essere

suddivisa in 5 livelli concentrici, con pressione

progressivamente decrescente. Tutti i fenomeni

meterorici avvengono solo entro la troposfera, che è

composta principalmente di azoto (78%) e ossigeno (21%); tra gli altri componenti, sono particolarmente importanti i

gas serra come l'anidride carbonica (0.035%) ed il vapor

acqueo (tra 0% e 6%).

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Climatologia – Gradiente termico verticale

Nella troposfera, in media, la temperatura decresce di 6.5 °C per ogni km di quota.

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Climatologia – Spessore della troposfera

A causa della rotazione

terrestre, la troposfera ha uno spessore variabile da circa 8 km ai

Poli a circa 17 km

all'Equatore

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Climatologia – StagioniL'alternarsi delle stagioni è la conseguenza dell'inclinazione

dell'asse terrestre rispetto al piano dell'orbita che compie intorno al Sole

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Climatologia – Insolazione e temperaturaL’insolazione dipende soprattutto

dalla latitudine, dalla stagione, dalla copertura nuvolosa e

dall'esposizione del terreno.

La temperatura, a sua volta, dipende dall’insolazione

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Climatologia – Inclinazione dell’asse terrestreL'effetto complessivo

dell'inclinazione dell'asse terrestre

consiste in un incremento

dell'insolazione alle alte latitudini ed una sua diminuzione alle

basse latitudini.Di conseguenza, si ha

anche un'analoga variazione nelle

temperature medie.

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Climatologia – Distribuzione delle temperature

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Climatologia – Differenze terra / acquaLa terra, in generale, si riscalda e si raffredda più rapidamente dell'acqua per diversi motivi: Nell'acqua la REM penetra più profondamente Nell'acqua sono possibili moti di rimescolamento L'acqua ha un calore specifico più elevato Sull'acqua l'evaporazione è massimaDi conseguenza, nei momenti più caldi (primo pomeriggio / estate) la terraferma tende ad essere più calda del mare;nei momenti più freddi (notte, inverno), invece, tende ad essere più fredda.

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Climatologia – Sollevamento adiabatico

Una massa d'aria riscaldata tende ad espandersi per la sua maggiore

energia cinetica.Espandendosi, diminuisce la propria

densità per cui comincia a sollevarsi (principio di Archimede) ed a raffreddarsi “quasi adiabaticamente”, ovvero senza scambiare sensibili quantità di calore con

l’esterno (solo minor calore per unità di volume).Salendo, incontra masse d'aria a pressione inferiore, per cui

continua ad espandersi, sempre senza scambiare calore con le masse circostanti (processo adiabatico).

Questa espansione-salita termina quando l'aria che risale raggiunge temperatura e pressione di quella circostante.

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Climatologia – Brezze di mare e di terra

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Climatologia – Centri di pressione stagionaliDato che l'aria calda tende salire, nelle aree più calde vengono a crearsi

zone di bassa pressione e in quelle più fredde zone di alta pressione

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Climatologia – Sistemi di circolazione

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Climatologia – Forza di Coriolis

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Climatologia – Alta pressione polare e onde

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Climatologia – Ciclogenesi

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Climatologia – Cicloni e anticicloni

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Climatologia – Distribuzione dei venti

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Climatologia – Umidità atmosferica

UMIDITA’ ASSOLUTAGrammi di vapore d’acqua per metro cubo d’aria

UMIDITA’ MASSIMA (o di saturazione)Massima umidità assoluta senza condensazione

UMIDITA’ RELATIVAUmidità assoluta * 100 / Umidità massima

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Climatologia – Fasi dell’acqua

Per passare a fasi a maggiore libertà, l'acqua assorbe energia (calore

latente) che cede quando torna a stati a

minore libertà.

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Climatologia – Masse d’aria

Temperatura ed umidità delle masse d'aria

dipendono dalla loro area di

origine

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Climatologia – Acqua precipitabile

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Climatologia – Sollevamento adiabatico e condensazione

Una massa d'aria riscaldata tende ad espandersi.Espandendosi, si innalza e, quindi, si raffredda,

aumentando così l'umidità relativa.Salendo, incontra masse d'aria a pressione inferiore,

per cui continua a espandersi e a raffreddarsi adiabaticamente.

Se si supera il livello di condensazione (quota a cui l'umidità relativa è del 100%)

si cominciano a formare le nubi (agglomerati di acqua e/o ghiaccio).

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Climatologia – Gradienti verticali adiabatici

Superato il livello di condensazione, il passaggio di vapore d’acqua alla fase liquida rilascia calore, per cui il raffreddamento della massa d’aria in ascesa segue il gradiente verticale adiabatico di saturazione

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Climatologia – Tipi di nubi