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