M00.18 – Dinamica dei venti, anticicloni, depressioni e fronti atmosferici¶
1. Obiettivi della lezione¶
Al termine di questa lezione sarai in grado di:
- comprendere le forze che determinano il movimento dell'aria;
- distinguere vento geostrofico, vento di gradiente e vento al suolo;
- comprendere la relazione tra pressione e velocità del vento;
- riconoscere la struttura degli anticicloni;
- riconoscere la struttura delle depressioni;
- comprendere i concetti di convergenza e divergenza;
- distinguere avvezione calda e avvezione fredda;
- conoscere le caratteristiche dei fronti atmosferici;
- distinguere fronte caldo, fronte freddo, fronte occluso e fronte stazionario;
- comprendere il ciclo di vita di un ciclone extratropicale;
- interpretare le principali informazioni contenute nelle carte meteorologiche;
- collegare i sistemi di pressione alle condizioni del tempo.
2. Il vento: definizione e caratteristiche¶
Il vento è il movimento dell'aria rispetto alla superficie terrestre.
È una grandezza vettoriale, caratterizzata da:
- direzione;
- velocità;
- intensità;
- eventuale componente verticale.
La direzione del vento viene normalmente indicata con la direzione geografica dalla quale proviene.
Per esempio:
- vento da nord: proviene da nord e si dirige verso sud;
- vento da sud: proviene da sud e si dirige verso nord;
- vento da est: proviene da est e si dirige verso ovest;
- vento da ovest: proviene da ovest e si dirige verso est.
2.1 Unità di misura¶
La velocità del vento può essere espressa in:
- metri al secondo (m/s);
- chilometri orari (km/h);
- nodi (kt).
La conversione è:
1 m/s = 3,6 km/h
1 nodo = 1,852 km/h
1 m/s ≈ 1,944 nodi
2.2 Esempio di conversione¶
Un vento ha velocità pari a 10 m/s.
In chilometri orari:
10 × 3,6 = 36 km/h
In nodi:
10 × 1,944 = 19,44 kt
2.3 Direzione meteorologica¶
La direzione può essere indicata con i gradi della bussola:
| Direzione | Gradi |
|---|---|
| Nord | 0° oppure 360° |
| Nord-est | 45° |
| Est | 90° |
| Sud-est | 135° |
| Sud | 180° |
| Sud-ovest | 225° |
| Ovest | 270° |
| Nord-ovest | 315° |
La convenzione meteorologica indica la direzione di provenienza del vento.
3. Le forze che determinano il vento¶
Il movimento dell'aria è influenzato da diverse forze.
Le principali sono:
- forza di gradiente barico;
- forza apparente di Coriolis;
- attrito;
- forza centrifuga nei moti curvilinei.
L'importanza relativa di queste forze dipende dalla quota, dalla velocità del vento e dalla scala del fenomeno meteorologico.
3.1 Forza di gradiente barico¶
È la forza associata alle differenze di pressione atmosferica.
Agisce perpendicolarmente alle isobare, dalla pressione maggiore verso quella minore.
Il suo effetto è quello di accelerare l'aria verso le regioni di pressione inferiore.
La sua accelerazione per unità di massa può essere espressa come:
a = - (1 / ρ) × ∇p
Dove:
- a = accelerazione;
- ρ = densità dell'aria;
- ∇p = gradiente di pressione.
3.2 Forza di Coriolis¶
È una forza apparente associata alla rotazione terrestre.
Devia il movimento:
- verso destra nell'emisfero boreale;
- verso sinistra nell'emisfero australe.
La forza di Coriolis non mette autonomamente in movimento l'aria, ma modifica la direzione del movimento.
3.3 Attrito¶
L'attrito si manifesta soprattutto vicino alla superficie terrestre.
È causato dall'interazione tra aria e terreno, vegetazione, edifici, montagne e altre strutture.
L'attrito:
- riduce la velocità del vento;
- modifica la direzione del vento;
- influenza la convergenza e la divergenza al suolo;
- aumenta generalmente con la rugosità della superficie.
3.4 Forza centrifuga¶
Quando l'aria segue una traiettoria curva, nel sistema di riferimento rotante del moto compare una componente centrifuga.
Questa componente è importante nella descrizione del vento che segue traiettorie curve intorno ai centri di alta e bassa pressione.
4. Il vento geostrofico¶
Il vento geostrofico è un modello ideale di vento che si sviluppa quando la forza di gradiente barico e la forza di Coriolis si bilanciano.
In questa condizione il vento soffia parallelamente alle isobare.
Il vento geostrofico è una buona approssimazione in atmosfera libera, lontano dall'attrito superficiale e su scale spaziali sufficientemente grandi.
4.1 Equilibrio geostrofico¶
Le due forze hanno direzioni opposte:
- gradiente barico: verso la pressione minore;
- Coriolis: perpendicolare alla direzione del vento.
Quando si equilibrano, il vento non accelera nella direzione perpendicolare alle isobare.
4.2 Formula del vento geostrofico¶
Il modulo della velocità geostrofica è:
Vg = (1 / (ρ × |f|)) × (Δp / Δn)
Dove:
- Vg = velocità geostrofica;
- ρ = densità dell'aria;
- f = parametro di Coriolis;
- Δp = differenza di pressione;
- Δn = distanza perpendicolare alle isobare.
La formula descrive il modulo della velocità, in condizioni di approssimazione geostrofica.
4.3 Esempio numerico¶
Consideriamo:
- densità dell'aria: 1,2 kg/m³;
- parametro di Coriolis: 1 × 10⁻⁴ s⁻¹;
- differenza di pressione: 4 hPa;
- distanza: 100 km.
Convertiamo:
4 hPa = 400 Pa
100 km = 100000 m
Gradiente di pressione:
400 / 100000 = 0,004 Pa/m
Velocità geostrofica:
Vg = 0,004 / (1,2 × 10⁻⁴)
Vg ≈ 33,3 m/s
In km/h:
33,3 × 3,6 ≈ 120 km/h
È un esempio idealizzato: il valore reale dipende dalla struttura atmosferica, dalla curvatura del flusso e dall'attrito.
5. Il vento di gradiente¶
Il vento di gradiente è un vento che segue approssimativamente le isobare curve.
A differenza del vento geostrofico, tiene conto anche dell'accelerazione centripeta necessaria per seguire una traiettoria curva.
Si sviluppa quando agiscono contemporaneamente:
- forza di gradiente barico;
- forza di Coriolis;
- accelerazione centripeta.
5.1 Vento intorno a una depressione¶
Nell'emisfero boreale, intorno a una depressione il vento tende a ruotare in senso antiorario.
Nell'emisfero australe tende a ruotare in senso orario.
5.2 Vento intorno a un anticiclone¶
Nell'emisfero boreale, intorno a un anticiclone il vento tende a ruotare in senso orario.
Nell'emisfero australe tende a ruotare in senso antiorario.
5.3 Importanza della curvatura¶
La curvatura delle isobare modifica l'equilibrio tra le forze.
Per questo motivo il vento di gradiente può avere velocità diversa dal vento geostrofico calcolato per lo stesso gradiente di pressione.
6. Il vento al suolo¶
Vicino alla superficie terrestre l'attrito modifica sensibilmente il movimento dell'aria.
Il vento non segue più perfettamente le isobare.
L'attrito riduce la velocità e quindi anche l'intensità della deviazione di Coriolis.
Di conseguenza, il vento tende ad attraversare le isobare formando un angolo rispetto ad esse.
6.1 Vento verso una depressione¶
Nell'emisfero boreale il vento al suolo tende a spiraleggiare verso il centro della bassa pressione.
Questo movimento determina convergenza dell'aria nei bassi strati.
L'aria che converge tende a essere sollevata, favorendo i moti verticali.
6.2 Vento da un anticiclone¶
Nell'emisfero boreale il vento al suolo tende a spiraleggiare verso l'esterno di un'alta pressione.
Questo movimento determina divergenza dell'aria nei bassi strati.
La divergenza al suolo può essere accompagnata da moti discendenti che alimentano il sistema anticiclonico.
6.3 Effetti dell'attrito¶
L'attrito è generalmente maggiore:
- nelle città;
- nelle foreste;
- nelle zone montuose;
- nelle aree con edifici e ostacoli;
- in prossimità del terreno.
È generalmente minore sopra superfici marine relativamente lisce.
7. La scala dei movimenti atmosferici¶
I fenomeni atmosferici si sviluppano su scale spaziali differenti.
Una classificazione utile comprende:
7.1 Micro-scala¶
Fenomeni con dimensioni molto ridotte, da pochi metri ad alcuni chilometri.
Esempi:
- turbolenza;
- vortici dietro ostacoli;
- raffiche locali;
- piccoli moti convettivi.
7.2 Meso-scala¶
Fenomeni con dimensioni da alcuni chilometri a centinaia di chilometri.
Esempi:
- temporali;
- linee di instabilità;
- brezze marine;
- brezze di valle;
- sistemi convettivi organizzati.
7.3 Scala sinottica¶
Fenomeni con dimensioni generalmente di centinaia o migliaia di chilometri.
Esempi:
- depressioni extratropicali;
- anticicloni;
- fronti atmosferici;
- grandi sistemi perturbati.
7.4 Scala planetaria¶
Comprende i grandi movimenti atmosferici che interessano interi emisferi o il pianeta.
Esempi:
- circolazione generale;
- onde planetarie;
- correnti a getto;
- fasce di pressione.
8. Gli anticicloni¶
Un anticiclone è un sistema atmosferico caratterizzato da una regione di pressione relativamente elevata rispetto alle aree circostanti.
Nell'emisfero boreale la circolazione intorno al centro è generalmente oraria.
Nell'emisfero australe è generalmente antioraria.
8.1 Caratteristiche principali¶
Gli anticicloni sono spesso associati a:
- pressione elevata;
- circolazione divergente al suolo;
- moti discendenti su larga scala;
- stabilità atmosferica;
- riduzione della probabilità di precipitazioni estese.
Queste caratteristiche sono generali e non escludono fenomeni locali come nebbia, nubi basse o temporali isolati.
8.2 Subsidenza¶
La subsidenza è il movimento discendente dell'aria.
Durante la discesa l'aria viene compressa dalla pressione crescente.
La compressione determina un aumento della temperatura.
Se non avvengono scambi di calore significativi con l'ambiente, il processo viene approssimato come una trasformazione adiabatica.
Il riscaldamento per compressione può ridurre l'umidità relativa e ostacolare la condensazione.
8.3 Inversione termica¶
Negli anticicloni può svilupparsi un'inversione termica.
In condizioni normali la temperatura tende a diminuire con la quota nella troposfera.
Durante un'inversione, invece, la temperatura aumenta con la quota in uno specifico strato atmosferico.
L'inversione può limitare il rimescolamento verticale e favorire l'accumulo di:
- umidità;
- nebbia;
- foschie;
- inquinanti atmosferici.
8.4 Anticiclone dinamico¶
È un sistema di alta pressione associato alla dinamica della circolazione atmosferica su vasta scala.
La sua struttura è collegata alla distribuzione dei campi di pressione e alla circolazione in quota.
8.5 Anticiclone termico¶
Si forma principalmente in relazione al forte raffreddamento dell'aria.
L'aria fredda e densa tende ad accumularsi vicino al suolo, favorendo pressioni elevate.
È tipico di alcune regioni continentali durante l'inverno.
8.6 Anticiclone subtropicale¶
È associato alla discesa dell'aria nella circolazione media delle celle di Hadley.
Le alte pressioni subtropicali influenzano molte regioni aride del pianeta.
9. Le depressioni atmosferiche¶
Una depressione è un sistema caratterizzato da una regione di pressione relativamente bassa rispetto alle aree circostanti.
Nell'emisfero boreale la circolazione intorno al centro è generalmente antioraria.
Nell'emisfero australe è generalmente oraria.
9.1 Caratteristiche principali¶
Una depressione può essere associata a:
- convergenza dell'aria nei bassi strati;
- moti ascendenti;
- sviluppo di nubi;
- precipitazioni;
- venti più intensi in presenza di forti gradienti barici.
La presenza di una bassa pressione non implica automaticamente pioggia: sono necessari anche umidità, sollevamento e condizioni termodinamiche favorevoli.
9.2 Sollevamento dell'aria¶
Quando l'aria converge al suolo, può essere costretta a salire.
Durante la salita la pressione diminuisce e l'aria si espande.
L'espansione determina raffreddamento adiabatico.
Se l'aria raggiunge la saturazione, il vapore acqueo può condensare formando nubi.
9.3 Depressione termica¶
Una depressione termica può svilupparsi quando il forte riscaldamento della superficie favorisce l'espansione della colonna d'aria e una riduzione della pressione al suolo, nell'ambito di una specifica configurazione atmosferica.
Può verificarsi nelle regioni continentali molto calde.
9.4 Depressione dinamica¶
È associata ai movimenti atmosferici su larga scala e alla dinamica delle onde e dei fronti.
Le depressioni extratropicali sono esempi importanti di questo tipo.
9.5 Depressioni orografiche¶
Le montagne possono modificare il campo di pressione e il movimento delle masse d'aria.
In determinate configurazioni, l'interazione tra flusso atmosferico e rilievi può contribuire alla formazione o all'intensificazione di aree depressionarie sottovento.
10. Convergenza e divergenza¶
Convergenza e divergenza descrivono il comportamento dei flussi d'aria in una determinata regione.
10.1 Convergenza¶
Si verifica quando l'aria tende ad avvicinarsi a una regione.
Se la convergenza avviene nei bassi strati, l'aria non può accumularsi indefinitamente vicino al suolo.
Una parte tende quindi a essere trasferita verso l'alto.
La convergenza al suolo è spesso associata a:
- moti ascendenti;
- formazione di nubi;
- precipitazioni, se l'umidità è sufficiente.
10.2 Divergenza¶
Si verifica quando l'aria tende ad allontanarsi da una regione.
La divergenza al suolo può essere compensata da moti discendenti.
La divergenza in quota, invece, può favorire il richiamo di aria dal basso e quindi il sollevamento.
10.3 Continuità della massa¶
L'atmosfera rispetta il principio di conservazione della massa.
La convergenza o divergenza in una regione è collegata ai movimenti verticali e alle variazioni della densità.
In forma semplificata, per un fluido incomprimibile:
∇ · V = 0
L'atmosfera è comprimibile, quindi la relazione generale deve tenere conto delle variazioni di densità.
10.4 Divergenza in quota¶
Una divergenza in alta troposfera può contribuire allo sviluppo o all'intensificazione di una depressione.
Quando l'aria viene allontanata dai livelli superiori, può essere richiamata aria dai livelli inferiori.
Questo favorisce il sollevamento della colonna atmosferica.
11. L'avvezione¶
L'avvezione è il trasporto orizzontale di una proprietà atmosferica da una regione a un'altra.
Può riguardare:
- temperatura;
- umidità;
- vorticità;
- altre proprietà fisiche dell'aria.
11.1 Avvezione calda¶
Si verifica quando una massa d'aria più calda viene trasportata verso una regione più fredda.
È spesso associata a venti che provengono da latitudini inferiori, ma la direzione dipende dalla configurazione meteorologica.
L'avvezione calda può favorire:
- aumento della temperatura;
- fusione della neve;
- aumento dell'umidità;
- modifiche della stabilità atmosferica.
11.2 Avvezione fredda¶
Si verifica quando una massa d'aria più fredda viene trasportata verso una regione più calda.
Può determinare:
- diminuzione della temperatura;
- aumento del contrasto termico;
- instabilità atmosferica;
- sviluppo di rovesci e temporali, quando le condizioni sono favorevoli.
11.3 Avvezione di umidità¶
Il trasporto orizzontale di aria umida può favorire la formazione di nubi e precipitazioni quando si verificano le condizioni necessarie al sollevamento e alla condensazione.
11.4 Esempio meteorologico¶
Una corrente meridionale che trasporta aria calda e umida dal Mediterraneo verso l'Italia settentrionale può determinare:
- aumento della temperatura;
- aumento del contenuto di vapore acqueo;
- maggiore umidità;
- possibile formazione di precipitazioni se intervengono sollevamento e instabilità.
12. Le masse d'aria¶
Una massa d'aria è una grande porzione di atmosfera con caratteristiche relativamente uniformi di temperatura e umidità in senso orizzontale.
Le caratteristiche dipendono principalmente dalla regione di origine e dal percorso successivo.
12.1 Classificazione per umidità¶
Si distinguono generalmente:
- masse d'aria marittime;
- masse d'aria continentali.
Le masse marittime si formano sopra gli oceani e tendono a essere più umide.
Le masse continentali si formano sopra le terre emerse e tendono a essere più secche.
12.2 Classificazione per temperatura¶
Si distinguono:
- masse d'aria artiche;
- polari;
- tropicali;
- equatoriali.
La classificazione è relativa alla regione di origine.
12.3 Esempi¶
Una massa d'aria polare marittima può essere:
- relativamente fredda;
- umida;
- instabile quando attraversa superfici più calde.
Una massa d'aria tropicale continentale può essere:
- molto calda;
- relativamente secca;
- associata a condizioni di forte riscaldamento.
13. I fronti atmosferici¶
Un fronte atmosferico è la zona di transizione tra due masse d'aria con caratteristiche differenti.
Le differenze possono riguardare:
- temperatura;
- densità;
- umidità;
- stabilità;
- origine geografica.
La superficie frontale separa le masse d'aria, mentre la linea frontale rappresenta la sua intersezione con la superficie terrestre.
I fronti sono elementi fondamentali nella meteorologia delle medie latitudini.
13.1 Fronte caldo¶
Un fronte caldo si verifica quando una massa d'aria calda avanza verso una massa d'aria più fredda.
L'aria calda, generalmente meno densa, tende a salire gradualmente sopra quella fredda.
La superficie frontale presenta spesso una pendenza relativamente dolce.
13.2 Caratteristiche del fronte caldo¶
In prossimità di un fronte caldo possono comparire nubi disposte in successione:
- cirri;
- cirrostrati;
- altostrati;
- nembostrati.
La sequenza non è obbligatoria e dipende dalla struttura della perturbazione.
Le precipitazioni possono iniziare anche prima del passaggio della linea frontale al suolo.
Dopo il passaggio del fronte, la temperatura tende generalmente ad aumentare.
13.3 Simbolo del fronte caldo¶
Sulle carte meteorologiche il fronte caldo viene rappresentato con una linea rossa con semicerchi.
I semicerchi indicano la direzione di avanzamento del fronte.
13.4 Fronte freddo¶
Un fronte freddo si verifica quando una massa d'aria fredda avanza verso una massa d'aria più calda.
L'aria fredda, più densa, tende a inserirsi sotto quella calda e a sollevarla.
Il sollevamento può essere relativamente rapido e intenso.
13.5 Caratteristiche del fronte freddo¶
In prossimità del fronte freddo possono svilupparsi:
- cumuli;
- cumulonembi;
- rovesci;
- temporali;
- raffiche di vento;
- improvvisi cali della temperatura.
Dopo il passaggio del fronte la temperatura tende generalmente a diminuire.
Possono verificarsi anche variazioni della direzione del vento e della pressione.
13.6 Simbolo del fronte freddo¶
Sulle carte meteorologiche viene rappresentato con una linea blu con triangoli.
I triangoli indicano la direzione di avanzamento.
13.7 Fronte stazionario¶
Si verifica quando due masse d'aria si fronteggiano senza che una delle due riesca ad avanzare in modo significativo.
La linea frontale rimane relativamente stabile.
Può essere associato a:
- nuvolosità persistente;
- precipitazioni prolungate;
- condizioni meteorologiche variabili.
Il simbolo è costituito da semicerchi e triangoli alternati sui lati opposti della linea.
13.8 Fronte occluso¶
Un fronte occluso si forma quando un fronte freddo raggiunge un fronte caldo.
La massa d'aria calda viene sollevata dal suolo.
La struttura risultante presenta caratteristiche più complesse rispetto ai due fronti originari.
Può essere associato a:
- estesa nuvolosità;
- precipitazioni;
- sollevamento dell'aria calda;
- fase matura o avanzata di un ciclone extratropicale.
Il simbolo è rappresentato da una linea generalmente viola con triangoli e semicerchi alternati sullo stesso lato.
14. I simboli dei fronti sulle carte meteorologiche¶
| Tipo di fronte | Simbolo grafico | Colore convenzionale |
|---|---|---|
| Fronte caldo | Semicerchi | Rosso |
| Fronte freddo | Triangoli | Blu |
| Fronte occluso | Triangoli e semicerchi sullo stesso lato | Viola |
| Fronte stazionario | Triangoli e semicerchi su lati opposti | Alternato rosso e blu |
I simboli indicano la direzione di avanzamento secondo la convenzione cartografica.
I colori possono variare in alcune rappresentazioni.
15. Il ciclone extratropicale¶
Il ciclone extratropicale è un sistema depressionario delle medie latitudini, generalmente caratterizzato da una struttura frontale.
Si sviluppa soprattutto nelle regioni in cui masse d'aria con caratteristiche termiche differenti entrano in contatto.
È un sistema molto importante per il tempo atmosferico europeo.
15.1 Origine¶
La formazione di una depressione extratropicale è legata a instabilità e perturbazioni del flusso atmosferico.
Le onde della circolazione in quota possono favorire:
- convergenza nei bassi strati;
- divergenza in quota;
- sollevamento;
- approfondimento della depressione.
15.2 Struttura¶
Un ciclone extratropicale maturo presenta generalmente:
- un centro di bassa pressione;
- un fronte caldo;
- un fronte freddo;
- un settore caldo;
- un settore freddo;
- un sistema di nubi e precipitazioni.
La configurazione precisa varia in base allo stadio evolutivo e all'ambiente atmosferico.
15.3 Settore caldo¶
È la regione compresa tra il fronte caldo e il fronte freddo.
Contiene generalmente aria relativamente più calda rispetto alle masse d'aria circostanti.
15.4 Evoluzione¶
Durante la sua evoluzione il ciclone può:
- svilupparsi lungo una zona di forte contrasto termico;
- approfondire il centro depressionario;
- organizzare il fronte caldo e quello freddo;
- raggiungere una fase matura;
- sviluppare un'occlusione;
- perdere progressivamente energia e intensità.
Non tutti i cicloni seguono esattamente questa sequenza.
16. Il modello norvegese del ciclone extratropicale¶
Il modello norvegese è una rappresentazione concettuale classica dell'evoluzione dei cicloni delle medie latitudini.
Descrive il rapporto tra masse d'aria polari e tropicali e la formazione dei fronti.
16.1 Fase iniziale¶
Una zona frontale separa aria fredda e aria calda.
Si sviluppa una perturbazione che produce una curvatura della zona di separazione.
16.2 Fase di sviluppo¶
La depressione si approfondisce.
Si organizzano un fronte caldo e un fronte freddo.
Il vento aumenta nelle aree con gradiente barico più intenso.
16.3 Fase matura¶
Il ciclone raggiunge una struttura ben organizzata.
Il fronte freddo avanza più rapidamente del fronte caldo.
Si distinguono il settore caldo e le regioni interessate dai due fronti.
16.4 Occlusione¶
Il fronte freddo raggiunge il fronte caldo.
L'aria calda viene progressivamente sollevata.
Il ciclone tende generalmente a entrare nella fase di indebolimento, anche se l'evoluzione può variare.
16.5 Dissipazione¶
Il contrasto termico che alimentava il sistema si riduce.
La depressione tende a colmarsi e la circolazione perde progressivamente intensità.
17. Il rapporto tra fronti e precipitazioni¶
I fronti favoriscono il sollevamento delle masse d'aria.
Quando l'aria umida sale, si espande e si raffredda.
Se raggiunge la saturazione, il vapore acqueo condensa formando nubi.
La precipitazione dipende anche da:
- quantità di umidità;
- stabilità atmosferica;
- intensità del sollevamento;
- temperatura;
- struttura delle nubi;
- presenza di particelle di condensazione e processi microfisici.
17.1 Precipitazioni associate al fronte caldo¶
Sono spesso estese e relativamente continue.
Possono interessare una regione anche prima del passaggio della linea frontale al suolo.
17.2 Precipitazioni associate al fronte freddo¶
Possono essere concentrate lungo o in prossimità del fronte.
In condizioni instabili possono presentarsi sotto forma di rovesci e temporali.
17.3 Precipitazioni associate al fronte occluso¶
Possono interessare aree estese intorno alla zona di occlusione.
L'intensità e la distribuzione dipendono dalla struttura della perturbazione.
18. Lettura delle carte meteorologiche¶
Le carte meteorologiche rappresentano graficamente le condizioni dell'atmosfera.
Tra le informazioni principali troviamo:
- pressione al livello del mare;
- isobare;
- centri di alta e bassa pressione;
- fronti;
- direzione e intensità del vento;
- temperature;
- precipitazioni;
- campi di geopotenziale;
- correnti a getto.
18.1 Riconoscere un anticiclone¶
Sulla carta si osservano isobare chiuse con valori generalmente crescenti verso il centro.
Il centro di alta pressione può essere indicato con la lettera A oppure H, secondo la convenzione utilizzata.
18.2 Riconoscere una depressione¶
Si osservano isobare chiuse con valori generalmente decrescenti verso il centro.
Il centro di bassa pressione può essere indicato con la lettera B oppure L.
18.3 Interpretare le isobare¶
Isobare ravvicinate indicano generalmente un gradiente barico più intenso.
Isobare distanti indicano generalmente un gradiente più debole.
Per valutare correttamente la velocità del vento occorre considerare anche:
- latitudine;
- quota;
- curvatura;
- attrito;
- stabilità atmosferica.
18.4 Individuare i fronti¶
Sulle carte sinottiche i fronti sono rappresentati attraverso simboli convenzionali.
La loro posizione permette di individuare le principali zone di transizione tra masse d'aria.
18.5 Evoluzione temporale¶
Confrontando carte meteorologiche successive è possibile valutare:
- spostamento dei centri di pressione;
- approfondimento delle depressioni;
- avanzamento dei fronti;
- cambiamenti nella circolazione;
- evoluzione delle condizioni meteorologiche.
19. Applicazione pratica: interpretare una perturbazione¶
Consideriamo una situazione meteorologica ipotetica sull'Italia settentrionale.
Una depressione si trova sull'Europa occidentale e si sposta verso est.
Davanti al fronte caldo il vento proviene da sud o sud-est.
Si possono verificare:
- aumento progressivo della nuvolosità;
- arrivo di nubi alte;
- formazione di nubi stratiformi;
- precipitazioni estese;
- aumento dell'umidità.
Dopo il passaggio del fronte caldo:
- la temperatura tende ad aumentare;
- il vento può cambiare direzione;
- la regione entra nel settore caldo.
Successivamente arriva il fronte freddo.
Possono verificarsi:
- rovesci;
- temporali;
- raffiche;
- diminuzione della temperatura;
- rotazione del vento;
- miglioramento successivo, se la massa d'aria fredda è più secca.
Questa è una sequenza esemplificativa. Le condizioni reali dipendono dalla traiettoria, dall'intensità e dalla struttura della perturbazione.
20. Errori comuni da evitare¶
- Confondere la direzione di provenienza del vento con quella verso cui soffia.
- Pensare che il vento segua sempre le isobare.
- Confondere vento geostrofico e vento al suolo.
- Dimenticare il ruolo dell'attrito.
- Pensare che un anticiclone significhi sempre cielo sereno.
- Pensare che una depressione produca sempre precipitazioni.
- Confondere convergenza al suolo e divergenza in quota.
- Confondere avvezione calda e riscaldamento locale.
- Pensare che tutti i fronti abbiano la stessa pendenza e velocità.
- Confondere fronte caldo e fronte freddo.
- Pensare che il fronte occluso sia semplicemente un fronte freddo molto intenso.
- Confondere un ciclone extratropicale con un ciclone tropicale.
- Pensare che le isobare ravvicinate indichino direttamente una velocità precisa del vento.
- Dimenticare che la circolazione atmosferica varia nel tempo.
- Interpretare i simboli frontali senza considerare la direzione di avanzamento.
21. Esercizi di verifica¶
Esercizio 1 – Conversione della velocità¶
Un vento soffia a 15 m/s.
Converti la velocità in km/h.
Esercizio 2 – Conversione in nodi¶
Un vento ha velocità di 72 km/h.
Converti la velocità in nodi.
Esercizio 3 – Vento geostrofico¶
Una differenza di pressione di 5 hPa si verifica su una distanza di 100 km.
Considera:
- densità dell'aria: 1,2 kg/m³;
- parametro di Coriolis: 1 × 10⁻⁴ s⁻¹.
Calcola la velocità geostrofica.
Esercizio 4 – Circolazione anticiclonica¶
In quale senso ruota generalmente un anticiclone nell'emisfero boreale?
Esercizio 5 – Circolazione depressionaria¶
In quale senso ruota generalmente una depressione nell'emisfero boreale?
Esercizio 6 – Subsidenza¶
Che cosa accade alla temperatura dell'aria durante una discesa adiabatica?
Esercizio 7 – Avvezione¶
Che cosa si intende per avvezione calda?
Esercizio 8 – Fronte caldo¶
Quale massa d'aria avanza in un fronte caldo?
Esercizio 9 – Fronte freddo¶
Perché il fronte freddo può produrre temporali e rovesci intensi?
Esercizio 10 – Fronte occluso¶
Come si forma un fronte occluso?
Esercizio 11 – Convergenza¶
Che cosa può accadere quando l'aria converge nei bassi strati?
Esercizio 12 – Isobare¶
Che cosa indica generalmente una carta meteorologica con isobare molto ravvicinate?
Esercizio 13 – Masse d'aria¶
Qual è la differenza generale tra una massa d'aria marittima e una continentale?
Esercizio 14 – Ciclo di vita¶
Quale evento caratterizza la fase di occlusione di un ciclone extratropicale?
22. Soluzioni degli esercizi¶
Soluzione 1 – Conversione della velocità¶
Dati:
V = 15 m/s
Conversione:
15 × 3,6 = 54 km/h
Risultato:
54 km/h
Soluzione 2 – Conversione in nodi¶
Dati:
V = 72 km/h
Formula:
nodi = km/h / 1,852
72 / 1,852 ≈ 38,9 kt
Risultato:
circa 39 nodi
Soluzione 3 – Vento geostrofico¶
Dati:
Δp = 5 hPa = 500 Pa
Δn = 100 km = 100000 m
ρ = 1,2 kg/m³
f = 1 × 10⁻⁴ s⁻¹
Gradiente di pressione:
500 / 100000 = 0,005 Pa/m
Formula:
Vg = gradiente / (ρ × f)
Vg = 0,005 / (1,2 × 10⁻⁴)
Vg ≈ 41,67 m/s
Conversione:
41,67 × 3,6 ≈ 150 km/h
Risultato:
circa 41,7 m/s, equivalenti a 150 km/h.
Soluzione 4 – Circolazione anticiclonica¶
Nell'emisfero boreale la circolazione intorno a un anticiclone è generalmente oraria.
Soluzione 5 – Circolazione depressionaria¶
Nell'emisfero boreale la circolazione intorno a una depressione è generalmente antioraria.
Soluzione 6 – Subsidenza¶
Durante la discesa adiabatica l'aria viene compressa e la sua temperatura aumenta.
Soluzione 7 – Avvezione¶
È il trasporto orizzontale di aria più calda verso una regione relativamente più fredda.
Soluzione 8 – Fronte caldo¶
Avanza la massa d'aria calda, che tende a salire sopra quella fredda.
Soluzione 9 – Fronte freddo¶
L'aria fredda si inserisce sotto quella calda e può sollevarla rapidamente.
Il sollevamento può favorire la formazione di nubi convettive, rovesci e temporali.
Soluzione 10 – Fronte occluso¶
Si forma quando il fronte freddo raggiunge il fronte caldo, sollevando la massa d'aria calda dal suolo.
Soluzione 11 – Convergenza¶
L'aria che converge nei bassi strati può essere costretta a salire.
Il sollevamento può favorire condensazione, nubi e precipitazioni.
Soluzione 12 – Isobare¶
Indicano generalmente un gradiente barico intenso e quindi condizioni favorevoli a venti più forti, a parità degli altri fattori.
Soluzione 13 – Masse d'aria¶
Le masse marittime si formano sopra gli oceani e sono generalmente più umide.
Le masse continentali si formano sopra le terre emerse e sono generalmente più secche.
Soluzione 14 – Ciclo di vita¶
L'occlusione si verifica quando il fronte freddo raggiunge il fronte caldo e solleva progressivamente l'aria calda dal suolo.
23. Glossario¶
| Termine | Significato |
|---|---|
| Vento | Movimento dell'aria rispetto alla superficie terrestre |
| Direzione del vento | Direzione geografica dalla quale proviene il vento |
| Velocità del vento | Distanza percorsa dall'aria nell'unità di tempo |
| Gradiente barico | Variazione della pressione nello spazio |
| Vento geostrofico | Vento in equilibrio tra gradiente barico e Coriolis |
| Vento di gradiente | Vento che segue approssimativamente isobare curve |
| Attrito | Interazione che rallenta il vento vicino alla superficie |
| Forza centrifuga | Componente apparente associata al moto curvilineo |
| Anticiclone | Sistema di alta pressione |
| Depressione | Sistema di bassa pressione |
| Subsidenza | Movimento discendente dell'aria |
| Inversione termica | Strato atmosferico nel quale la temperatura aumenta con la quota |
| Convergenza | Avvicinamento dei flussi d'aria |
| Divergenza | Allontanamento dei flussi d'aria |
| Avvezione | Trasporto orizzontale di una proprietà atmosferica |
| Massa d'aria | Grande porzione di atmosfera con caratteristiche relativamente uniformi |
| Fronte atmosferico | Zona di transizione tra masse d'aria differenti |
| Fronte caldo | Fronte nel quale avanza la massa d'aria calda |
| Fronte freddo | Fronte nel quale avanza la massa d'aria fredda |
| Fronte stazionario | Fronte con movimento molto limitato |
| Fronte occluso | Fronte formato dal raggiungimento del fronte caldo da parte del fronte freddo |
| Ciclone extratropicale | Sistema depressionario delle medie latitudini |
| Settore caldo | Regione compresa tra fronte caldo e fronte freddo |
| Pendenza frontale | Inclinazione della superficie frontale rispetto all'orizzontale |
| Isobara | Linea che unisce punti con uguale pressione |
| Scala sinottica | Scala spaziale dei grandi sistemi meteorologici |
24. Riepilogo della lezione¶
I concetti fondamentali da ricordare sono:
- Il vento è il movimento dell'aria ed è una grandezza vettoriale.
- La direzione meteorologica indica la provenienza del vento.
- La forza di gradiente barico accelera l'aria verso pressioni inferiori.
- La forza di Coriolis devia il movimento in funzione dell'emisfero.
- Il vento geostrofico si sviluppa in equilibrio tra gradiente barico e Coriolis.
- Il vento di gradiente tiene conto anche della curvatura delle traiettorie.
- L'attrito modifica velocità e direzione del vento vicino al suolo.
- Gli anticicloni sono sistemi di alta pressione.
- Le depressioni sono sistemi di bassa pressione.
- La subsidenza è associata al movimento discendente dell'aria.
- La convergenza al suolo può favorire il sollevamento.
- La divergenza in quota può favorire lo sviluppo delle depressioni.
- L'avvezione trasporta orizzontalmente calore e umidità.
- I fronti separano masse d'aria con caratteristiche differenti.
- Il fronte caldo è associato all'avanzamento dell'aria calda.
- Il fronte freddo è associato all'avanzamento dell'aria fredda.
- Il fronte occluso si forma quando il fronte freddo raggiunge quello caldo.
- I cicloni extratropicali sono importanti sistemi perturbati delle medie latitudini.
Concetto chiave: la dinamica dei venti e dei sistemi di pressione determina il movimento delle masse d'aria e l'evoluzione delle perturbazioni. L'interazione tra gradiente barico, Coriolis, attrito e contrasti termici spiega gran parte dei fenomeni meteorologici che osserviamo quotidianamente.
25. Collegamento con la lezione successiva¶
La prossima lezione sarà dedicata alla stabilità atmosferica, ai moti verticali e alla convezione.
Studieremo:
- stabilità e instabilità atmosferica;
- gradiente termico verticale ambientale;
- gradiente adiabatico secco;
- gradiente adiabatico saturo;
- particella d'aria e ambiente circostante;
- livello di condensazione per sollevamento;
- livello di libera convezione;
- livello di equilibrio;
- energia potenziale convettiva disponibile (CAPE);
- inibizione convettiva (CIN);
- moti ascendenti e discendenti;
- formazione delle nubi convettive;
- sviluppo dei temporali.
Questi argomenti saranno fondamentali per comprendere la formazione di cumuli, cumulonembi, rovesci e temporali.