L'ATMOSFERA

COMPOSIZIONE E FENOMENI

METEOROLOGICI

LA COMPOSIZIONE E

IL BILANCIO TERMICO

L'atmosfera è un miscuglio di sostanze aeriformi che ricopre il pianeta e la cui composizione è cambiata nel corso della storia della Terra.

La composizione varia nei diversi strati che la costituiscono; nello strato inferiore:

• 78 % Azoto (N2)

• 21 % Ossigeno (O2)

• 0,9 % Argon

• 0,03 % Anidride carbonica (CO2)

• Quantità variabili di vapore acqueo (l'umidità atmosferica) e altri gas

• Piccole percentuali di particolato solido (fumi e polveri)

Di tutta l'energia proveniente dal Sole, come onde corte ad alta

energia:

• circa 1/3 è riflessa dagli strati superiori dell'atmosfera

• circa 1/5 è assorbita dall'atmosfera

• Il resto (circa la metà del totale) è assorbita dalla superficie

(terre emerse ed oceani)

L'energia riemessa dalla superficie (come onde lunghe) in parte

torna nello spazio ed in parte viene nuovamente riflessa

dall'atmosfera, contribuendo al suo riscaldamento (effetto

serra naturale)

UNA STRUTTURA A

STRATI La densità dell'atmosfera diminuisce salendo di quota; la temperatura ha un andamento variabile. A causa di ciò l'atmosfera è suddivisa in 5 strati concentrici con condizioni omogenee (sfere) separati da zone di transizione (pause).

Esosfera: gas estremamente rarefatti, segna il limite superiore dell'atmosfera

Termosfera: costituita prevalentemente da ioni (atomi carichi) e caratterizzata dal progressivo aumento della temperatura.

Mesosfera: gas rarefatti e parzialmente ionizzati; la temperatura diminuisce all'aumentare della quota.

Stratosfera: diminuiscono il vapore acqueo e il pulviscolo, quindi non si formano nubi; la temperatura cresce con la quota grazie allo strato di ozono che assorbe le radiazioni UV.

Troposfera: lo strato di atmosfera più prossimo al suolo, ha un'altezza media di 12 km, minima ai poli, massima all'equatore; vi si concentrano quasi tutti i fenomeni atmosferici che influenzano la vita sulla superfice. La temperatura cala con la quota in maniera costante (circa 6°C ogni 1000 m)

I FATTORI CHE

REGOLANO IL CLIMA - 1

LA TEMPERATURA

Il riscaldamento della superficie dipende:

• dall'inclinazione dei raggi solari: più ci si avvicina ai poli e maggiore è l'inclinazione, quindi il riscaldamento diminuisce dalle basse alle alte latitudini; un discorso analogo si può fare per le stagioni;

• dalla distribuzione delle terre emerse: la roccia si scalda e si raffredda più rapidamente delle masse oceaniche;

• dall'altitudine: salendo di quota la temperatura diminuisce

• dall'esposizione: nell'emisfero nord, l'esposizione dei versanti meridionali è maggiore rispetto a quella dei versanti settentrionali

Il CLIMA è la

condizione

meteorologica media

di un'area geografica,

basata su misure

almeno trentennali Le condizioni meteo-climatiche sono regolate da due fattori

I FATTORI CHE

REGOLANO IL CLIMA - 2

Temperatura

(°C) punto di

rugiada

Quantità di

vapore acqueo

(g/m3)

-20 1,1

-10 2,3

0 4,8

5 6,8

10 9,4

15 12,7

20 17,1

25 22,8

30 30,1

35 39,0

40 50,7

L'UMIDITÀ

Misura la quantità di vapore acqueo presente in atmosfera.

Umidità assoluta: massa di vapore acqueo presente in 1 m3 di aria

Umidità relativa: rapporto tra umidità assoluta e massima quantità di vapore acqueo possibile ad una data temperatura.

Il punto di rugiada è la temperatura alla quale un volume d'aria è saturo.

Da dove deriva?

Evaporazione dalle grandi distese marine e di acqua dolce.

Traspirazione dai vegetali.

Andamento dell'umidità massima al

variare della temperatura

LA PRESSIONE

ATMOSFERICA E I VENTI - 1

Dalla combinazione di temperatura e umidità dipende il peso delle masse d'aria:

• All'aumentare della temperatura, diminuisce la densità (m/V), quindi a parità di volume la massa diminuisce

• All'aumentare dell'umidità, diminuisce la massa: il vapore acqueo pesa meno di azoto e ossigeno, i due principali costituenti dell'aria

Al variare della massa e del peso dell'aria, varia la pressione esercitata (rapporto tra peso e superficie)

Anche la quota influenza la pressione al suolo: in alta montagna l'aria è più rarefatta, di conseguenza la pressione è minore

Forza con cui un

corpo è attratto verso

il centro della Terra

LA PRESSIONE

ATMOSFERICA E I VENTI - 2

La distribuzione delle zone di alta e bassa pressione è

rappresentata dalla carta delle isobare:

queste delimitano zone di alta pressione (A),

anticicloniche, e zone di bassa pressione (B),

cicloniche

Linee chiuse che

uniscono i punti

con la stessa

pressione

Nelle aree cicloniche l'aria è meno densa e

tende a salire; il vuoto che si crea richiama

aria dalle aree anticicloniche: si crea così un

vento, ossia uno spostamento d'aria dalle

zone di alta pressione a quelle di bassa

pressione

LA PRESSIONE

ATMOSFERICA E I VENTI - 3

Alcuni venti spirano alternativamente in un verso o nel verso opposto: sono le brezze, dovute al diverso grado di riscaldamento dell'aria in alcune zone della superfice

Brezza di mare e di terra Brezza di valle e di monte

LA CIRCOLAZIONE

GLOBALE

La bassa troposfera (fino a 3-5000 m)è

idealmente divisa in 6 grandi celle convettive,

simmetriche rispetto all'equatore, che

determinano l'andamento della circolazione

globale:

Celle di Hadley: il riscaldamento

dell'aria all'equatore ne provoca la salita

(basse pressioni equatoriali); in quota

l'aria si raffredda e, alla latitudine di

circa 30°, scende nuovamente al suolo

(alte pressioni sub-tropicali): al suolo

questo genera venti costanti detti alisei

Celle di Ferrel: parte dell'aria del ramo

discendente della cella di Hadley

viaggia verso la latitudine dei

60°,richiamata dalle basse pressioni

sub-polari; questo spostamento d'aria

genera i venti occidentali

Celle polari: in corrispondenza dei poli,

a causa della bassa evaporazione e

della bassa temperatura, si crea un'area

di alta pressione; i flussi d'aria sono

attratti dalle basse sub-polari generando

i venti polari che si scontrano con i

venti occidentali, generando un fronte I venti subiscono l'effetto Coriolis, quindi sono

deviati verso destra nell'emisfero nord,

sinistra nell'emisfero sud

LE NUVOLE E LE

PRECIPITAZIONI - 1

Le condizioni locali e temporanee dell'atmosfera costituiscono il tempo meteorologico; questo è determinato prevalentemente dalla presenza di nuvole. La formazione avviene quando una massa d'aria satura di vapore acqueo si raffredda, provocando la condensazione del vapore attorno al pulviscolo atmosferico.

Le nuvole si distinguono in

base alla forma:

• cumuli, a sviluppo

verticale, dovuti alla

rapida salita di aria calda,

sono le nuvole

temporalesche

• strati, a sviluppo

orizzontale, dovuti alla

salita lenta di aria non

troppo calda e umida

• cirri: nubi di alta quota, a

forma di ciuffo e formate

da cristalli di ghiaccio

LE NUVOLE E LE

PRECIPITAZIONI - 2 Una precipitazione è la caduta di acqua dalle nuvole, sotto

forma di pioggia, neve o grandine

Le nebbie si formano invece se l'aria umida entra in contatto con uno strato freddo

vicino al suolo; in mare e vicino ai fiumi si formano nebbie da avvezione per

passaggio di aria più calda e umida su correnti fredde.

L'ORIGINE DELLE

PERTURBAZIONI Nella circolazione generale esistono zone di instabilità nelle fasce in cui si incontrano masse di aria calda e fredda.

Medie latitudini: formazione dei cicloni extratropicali

• Fronte caldo, dove l'aria calda prende il posto di quella fredda

• Fronte freddo, dove l'aria fredda prende il posto di quella calda

In (A) una massa di aria calda si

avvicina all'aria fredda,

scorrendovi sopra,

raffreddandosi e formando nubi

e precipitazioni leggere ed

estese.

In (B) una massa d'aria fredda

penetra al di sotto dell'aria calda,

dando origine a un fronte freddo

con precipitazioni localizzate e

forti.

LE PRECIPITAZIONI

OROGRAFICHE

I CICLONI TROPICALI

Gli uragani e i tifoni si originano nelle aree tropicali dell'oceano

Atlantico e Pacifico, al termine della stagione calda: la forte

evaporazione carica di umidità l'aria sovrastante, creando aree di

bassa pressione; al persistere dell'evaporazione aumenta

l'intensità della depressione, che si sposta a forte velocità a causa

dei forti venti.

I CLIMI

Per effetto del diverso

grado di insolazione,

possiamo dividere la Terra

in 5 fasce climatiche:

• la zona torrida, a

cavallo dell'equatore,

tra i due tropici

• le zone temperate

(australe e boreale), dai

tropici ai circoli polari

• le zone polari (artica e

antartica) oltre i circoli

polari

La classificazione di Köppen

In base ai dati termici e pluviometrici,

possiamo individuare 5 gruppi climatici:

• Climi megatermici (caldi) umidi

• Climi aridi

• Climi mesotermici (temperati)

• Climi microtermici

• Climi nivali

Ciascun gruppo è suddiviso a sua volta in tipi

climatici.

I CLIMI MEGATERMICI

Sono tipici della zona torrida; hanno temperature medie sempre superiori ai 18°C. In base al regime pluviometrico si dividono in:

clima equatoriale:

precipitazioni abbondanti e distribuite tutto l'anno;

bioma prevalente: foresta pluviale;

clima monsonico:

precipitazioni abbondanti durante l'estate (monsone estivo) e scarse durante l'inverno;

il bioma è quello della giungla con alberi che perdono le foglie nella stagione secca.

clima della savana:

precipitazioni concentrate nelle due stagioni calde e due stagioni più fresche ma secche;

il bioma è quello della savana, prateria ad erbe alte e rigogliose nelle stagioni umide e secche in quelle aride

I CLIMI ARIDI

La distinzione in base alle precipitazioni prevede

Clima predesertico

precipitazioni concentrate in un breve periodo;

vegetazione caratterizzata da arbusti radi e spesso spinosi

Clima desertico, con quasi totale assenza di precipitazioni

• deserti caldi, con forte escursione termica dì/notte, si trovano a cavallo dei tropici e risentono delle alte pressioni tropicali che mantengono il tempo stabilmente soleggiato

• deserti freddi, con forte escursione termica annua, non mitigata dalla vicinanza alle masse d'acqua e dovuta alla diversa insolazione nel corso dell'anno

I CLIMI MESOTERMICI

Tipici delle medie latitudini, mitigati dalla vicinanza del mare, con temperature medie del mese più freddo non inferiori ai -3°C.

Clima mediterraneo:

estati calde e secche e inverni tiepidi ( difficilmente con temperature medie sotto gli 0°C) e umidi;

bioma: macchia mediterranea, con arbusti dalle foglie piccole, coriacee e sempreverdi (adattamento alla siccità estiva)

Clima temperato fresco:

estati fresche e inverni miti

precipitazioni scarse ma distribuite mediamente tutto l'anno;

i biomi sono quello della foresta a latifoglie decidue e quello della brughiera.

Caratterizzata da alberi a foglia larga,

che perdono le foglie durante la

stagione fredda

I CLIMI

MICROTERMICI

Caratterizzati da temperature del mese più freddo sempre inferiori a -3°C; si distinguono

Clima freddo a estate calda:

tipico delle zone interne dei continenti alle latitudini medio-alte

inverni freddi e lunghi ed estati calde, notevole escursione termica annua;

Biomi: foresta a latifoglie decidue e steppa

Clima freddo a inverni prolungati:

inverno che dura più di 2/3 dell'anno

precipitazioni prevalentemente a carattere nevoso

Bioma prevalente: foresta di conifere

CLIMI NIVALI

Tipici delle aree oltre i circoli polari e delle zone di alta montagna con temperature che difficilmente superano lo 0° durante tutto l'anno

Clima della tundra

Suolo permanentemente gelato (permafrost)

Vegetazione costituita da arbusti bassi, mischi e licheni, che non necessitano di radici profonde

Clima del gelo perenne

Precipitazioni scarse e solo di carattere nevoso

Suolo permanentemente coperto di neve e ghiaccio

Clima alto-montano

Simile a quello precedente, a causa dell'altitudine