Meteorologia

1. Introduzione

La maggior parte dei fenomeni meteorologici sono generati dai moti verticali che si verificano nell'atmosfera, i quali inducono le diminuzioni di temperatura che portano le masse d'aria ascendenti alla saturazione, e quindi alla formazione delle nubi e alle conseguenti precipitazioni.

2. Il raffreddamento e il riscaldamento adiabatici

La fisica insegna che un gas:

• Quando si comprime (portato a pressione maggiore) si riscalda
• Quando si espande (portato a pressione minore) si raffredda

Un riscontro pratico: gonfiando il pneumatico della bicicletta, la pompa si scalda perche comprime l'aria; aprendo una bombola di gas compresso, si sente che la bombola si raffredda.

3. I moti verticali in aria non satura

3.1 Il gradiente adiabatico secco

Immaginiamo di trovarci al livello del mare in atmosfera standard (15C) e di rinchiudere un certo volume d'aria alla pressione ambientale in un ipotetico palloncino di gomma che si possa dilatare liberamente.

Trascinando verso l'alto il palloncino, la temperatura dell'aria al suo interno - indipendentemente dalla temperatura esterna - diminuisce di 1C per ogni 100 metri di quota (o circa 3C ogni 1.000 piedi).

3.2 La stabilita e l'instabilita dell'aria non satura

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Figura 5.12 - Una situazione di stabilita (a) e una di instabilita (b) - libro pag. 5-15

L'esperimento del palloncino dimostra che:

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Figura 5.13 - Curve di stato: subadiabatica (stabile), superadiabatica (instabile), adiabatica (indifferente) - libro pag. 5-16

4. I moti verticali in aria satura

4.1 Il gradiente adiabatico saturo

Quando il vapore condensa e forma la nube o la nebbia, esso restituisce all'aria il calore latente di condensazione che le aveva sottratto durante l'evaporazione. Il calore ceduto dall'acqua scalda l'aria e la rende piu leggera.

4.2 La stabilita e l'instabilita dell'aria satura

La stabilita e l'instabilita di una massa d'aria satura non sono piu distinte dal gradiente adiabatico secco, bensi da quello saturo.

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Figura 5.14 - La massa d'aria e condizionalmente instabile: stabile finche non e satura, instabile quando satura - libro pag. 5-17

Esempio di figura 5.14: una porzione d'aria a 21,5C (piu calda dei 20C circostanti) sale secondo l'adiabatica secca fino al punto A dove raggiunge la temperatura dell'aria circostante. Se il riscaldamento al suolo e sufficiente (23C) la bolla sale fino al punto B (livello di condensazione/convezione libera) dove forma una nube cumuliforme, e continua a salire secondo l'adiabatica satura fino al punto C (isotermia o inversione) dove si ferma.

5. I diagrammi termodinamici

L'argomento cui ci apprestiamo ad accennare e il pane quotidiano dei volovelisti che - quando vogliano ottenere risultati apprezzabili - devono studiare con cura lo stato dell'atmosfera.

Correlando questo grafico con i valori della temperatura al suolo presente e prevista nelle ore successive, e possibile sapere se e quando l'aria sara stabile o instabile, a quale quota si incontrera il livello di condensazione, e numerose altre informazioni indispensabili per il volo a vela.

Una massa d'aria puo essere stabile o instabile a varie quote, a seconda di come si presenta la sua curva di stato relativamente all'adiabatica secca o a quella satura. Il tetto e comunque sempre rappresentato dalla tropopausa, dove il gradiente termico verticale diventa stabilmente zero, e al di sopra della quale l'aria e quindi permanentemente stabile.

6. Le caratteristiche dell'aria stabile e instabile

La sintesi di quanto esposto nei paragrafi precedenti e che l'aria stabile tende a rimanere immobile ristagnando sugli strati sottostanti o sul terreno, mentre l'aria instabile tende a salire e a rimescolarsi continuamente.

Riepilogo valori da ricordare