Capitolo 5.3Subj. 050 • Meteorologia
Meteorologia
Sezione 5.3 - I Venti
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1. Introduzione
In questo capitolo trattiamo dei moti orizzontali dell'atmosfera, che prendono il nome di venti. Oltre che dal punto di vista meteorologico, per i piloti i venti hanno importanza determinante anche ai fini della navigazione, in quanto modificano profondamente sia la velocita al suolo sia la traiettoria di volo degli aeromobili.
Il vento e definito mediante un vettore che rappresenta il moto orizzontale della massa d'aria, vale a dire con una direzione e una velocita.
- Velocita: misurata in nodi (kt), oppure m/sec, km/h, mph
- Direzione: espressa a intervalli di 10 mediante l'angolo di provenienza riferito al nord vero (rosa dei venti)
Figura 5.15 - La rosa dei venti con i nomi tipici del Mediterraneo (pag. 5-19)
| Tipo di vento | Misurazione | Rilevanza |
|---|---|---|
| Vento al suolo | Anemometri | Operazioni di atterraggio e decollo |
| Vento in quota | Palloni-sonda | Navigazione aerea |
TERMINOLOGIA: A seconda dell'intensita e del rateo di variazione della direzione e della velocita, il vento viene definito:
- Teso - vento costante e sostenuto
- Turbinoso - con variazioni rapide
- Vento di groppo (raffiche) - variazioni brusche e intense
2. Le forze che originano i venti
2.1 La forza di gradiente e la forza deviante
Lo spostamento delle masse d'aria lungo la superficie terrestre e dovuto alla presenza di zone aventi pressioni atmosferiche diverse, generate dal diverso riscaldamento dell'atmosfera.
Gradiente barico orizzontale: E il rapporto tra la differenza di pressione e la distanza che separa due punti della Terra. E all'origine dei venti: quanto maggiore e il gradiente (isobare vicine), tanto maggiore e la velocita del vento.
Figura 5.16 - La forza di gradiente e la forza di Coriolis fanno scorrere il vento parallelamente alle isobare (pag. 5-20)
FORZA DI GRADIENTE: Quando una particella d'aria si trova sull'isobara di maggior pressione, va soggetta alla forza barica o forza di gradiente, che tende a farla spostare accelerandola perpendicolarmente alle isobare, dalla zona di alta pressione verso quella di bassa pressione.
Forza deviante di Coriolis: Siccome la Terra ruota intorno al proprio asse, non appena la particella inizia a viaggiare, va soggetta a una forza che agisce sempre perpendicolarmente alla direzione del moto:
- Devia il moto verso destra nell'emisfero nord
- Devia il moto verso sinistra nell'emisfero sud
- E massima ai poli e nulla all'equatore
- E proporzionale alla velocita della particella
Figura 5.17 - La forza di Coriolis agisce verso destra nell'emisfero nord e verso sinistra nell'emisfero sud (pag. 5-20)
Vento geostrofico: Il vento che - sotto l'azione della forza di gradiente e della forza deviante - si muove parallelamente alle isobare ad andamento pressoché rettilineo.
2.2 La forza centrifuga
Quando le isobare sono curve - come nel caso dei cicloni e degli anticicloni - alla forza barica e a quella di Coriolis si aggiunge la forza centrifuga generata dal moto circolare.
Figura 5.19 - La velocita del vento e minore con curvatura ciclonica e maggiore con curvatura anticiclonica (pag. 5-21)
| Curvatura | Effetto forza centrifuga | Velocita vento |
|---|---|---|
| CICLONICA (L) | Si oppone alla forza barica | MINORE |
| ANTICICLONICA (H) | Si somma alla forza barica | MAGGIORE |
Vento di gradiente: Il vento che - sotto l'azione combinata delle tre forze (gradiente, Coriolis, centrifuga) - si muove concentricamente alle isobare curve.
2.3 La forza d'attrito
Al di sotto di una certa quota - la zona di influenza del terreno - entra in gioco anche la forza di attrito dovuta allo scorrimento del vento lungo la superficie, che e sempre diretta in senso contrario alla direzione del moto.
Figura 5.20 - Convergenza ciclonica e divergenza anticiclonica (pag. 5-22)
LEGGE DI BUYS-BALLOT: "L'osservatore che si dispone rispetto al vento in modo da riceverlo alle spalle, ha - nel nostro emisfero - la bassa pressione a sinistra leggermente davanti, e l'alta pressione a destra leggermente dietro."
| Conformazione | Tipo di moto | Effetto | Tempo |
|---|---|---|---|
| CICLONE (L) | Convergenza + ascendenza | Nubi e precipitazioni | PERTURBATO |
| ANTICICLONE (H) | Divergenza + subsidenza | Inversioni di subsidenza | BUONO |
3. La classificazione dei venti
| Tipo | Caratteristiche | Esempi |
|---|---|---|
| Venti costanti | Spirano tutto l'anno nella stessa direzione e verso | Alisei, Contralisei |
| Venti periodici | Direzione costante ma senso alternato con periodicita | Brezze, Monsoni |
| Venti irregolari | Spirano in modo variabile secondo le zone di pressione | Venti locali |
Le brezze
Figura 5.21 - Le brezze di mare e di terra sono venti periodici (pag. 5-23)
Brezze di mare e di terra: Venti periodici giornalieri causati dalla diversa capacita termica di acqua e terreno.
- Brezza di mare (giorno): La terra si scalda piu del mare, l'aria calda sale e richiama aria fresca dal mare
- Brezza di terra (notte): Il mare e piu caldo della terra, l'aria si porta in quota sul mare richiamando aria dalla costa
Brezze di monte e di valle: Stesso meccanismo su scala locale.
- Brezza di valle (giorno): Dai pendii caldi l'aria sale
- Brezza di monte (sera/notte): L'aria fredda scende a valle
I monsoni
Lo stesso meccanismo delle brezze - su scala assai maggiore e con periodicita stagionale anziche giornaliera - e alla base della formazione dei monsoni:
| Monsone | Stagione | Caratteristiche |
|---|---|---|
| Monsone estivo | Estate | Aria calda, umida e instabile dall'oceano. Nuvolosita estesa, temporali, piogge ingentissime |
| Monsone invernale | Inverno | Aria fredda e secca dal continente. Clima secco |
4. Gli effetti dei rilievi
Ogni volta che il vento incontra un rilievo del terreno, l'aria e costretta a scorrere lungo il pendio di sopravento e a salire fino alla sommita, per poi ridiscendere dalla parte opposta lungo il pendio di sottovento.
Figura 5.22 - Il deflusso del vento subisce modificazioni rilevanti sugli ostacoli (pag. 5-24)
| Versante | Corrente | Effetti sul volo |
|---|---|---|
| SOPRAVENTO | Ascendente (dinamica) | Guadagno quota, sfruttata dai volovelisti |
| SOTTOVENTO | Discendente + turbolenza | PERICOLOSO! Perdita quota, vortici |
ATTENZIONE per il pilota:
- L'altimetro - a causa della minor pressione sottovento - puo indicare quote maggiori del reale
- Attraversare la cresta di un pendio obliquamente per allontanarsi se si incontrano forti discendenze
- Mantenersi ad altezza pari almeno al 50% dell'elevazione della montagna
4.1 Lo Stau e il Fohn
Figura 5.23 - Il fenomeno di Stau e Fohn su una catena montuosa (pag. 5-25)
STAU: L'insieme della corrente ascendente, delle nubi e delle precipitazioni che si forma quando una massa d'aria umida incontra una catena montuosa. Le nubi generate dall'incontro con un rilievo sono dette nubi orografiche.
FOHN: Vento di caduta caldo e secco che scende dal versante sottovento della montagna. Caratteristiche:
- Cielo terso e sereno
- Velocita elevatissima (discendenze anche di 3.000 ft/min)
- Vortici turbolenti di violenza impressionante
- Altri nomi: Chinook (Montagne Rocciose), vento catabatico
PERCHE IL FOHN E CALDO: L'aria sale sul versante sopravento raffreddandosi di 1C/100m (adiabatico secco) fino alla condensazione, poi di ~0,5C/100m (adiabatico saturo). Scendendo sottovento, ormai priva di umidita, si scalda di 1C/100m. Risultato: a valle arriva piu calda di quando e partita!
4.2 L'onda stazionaria
Figura 5.24 - L'onda orografica con altocumuli lenticolari e rotori (pag. 5-26)
Onda orografica (stazionaria): L'incontro di un vento di notevole velocita (almeno 15 nodi) con una catena montuosa puo generare un'onda analoga a quella che si forma nell'acqua su un ostacolo sommerso.
- Nubi lenticolari (altocumuli): si formano sulle creste dell'onda
- Rotori: nubi simili a cumuli sul lato sottovento, con ascendenze e discendenze di 5.000 ft/min - ESTREMAMENTE PERICOLOSI
Record mondiale di altezza in aliante in onda orografica: 15.460 metri. Record di distanza: 3.008 km (Ande).
4.3 La formazione delle raffiche
Fattore di raffica: L'intensita massima delle pulsazioni del vento in rapporto alla velocita di scorrimento uniforme. E tanto maggiore quanto:
- Maggiore e la velocita del vento
- Piu accidentato e il profilo del terreno
5. Le correnti a getto
Correnti a getto (jet streams): Fiumi d'aria che serpeggiano intorno alla Terra - in genere alla quota della tropopausa - scorrendo a velocita spesso dell'ordine delle centinaia di nodi.
Figura 5.25 - Le correnti a getto scorrono nelle fratture tra la tropopausa polare e quella tropicale (pag. 5-27)
La tropopausa varia da un minimo di 20.000 ft ai poli fino a un massimo di 65.000 ft all'equatore. Le correnti a getto si trovano normalmente nelle regioni in cui si verificano queste fratture della tropopausa.
| Corrente a getto | Posizione |
|---|---|
| Polare | Medie e alte latitudini |
| Tropicale | In prossimita dei tropici |
Figura 5.26 - Le correnti a getto si avvicinano ai centri di bassa pressione (pag. 5-28)
RILEVANZA PER IL VOLO:
- Nelle zone periferiche della corrente si hanno forti turbolenze
- Nel cuore della corrente l'aria e molto veloce ma non turbolenta
- Avere una corrente a getto in prua o in coda fa una differenza sostanziale ai fini del tempo di volo e dei consumi
- Per i piloti di aerei a pistoni: e bene conoscerne l'esistenza, ma difficilmente li incontreranno direttamente
Riepilogo valori da ricordare
| Concetto | Valore |
|---|---|
| Unita di misura velocita vento | Nodi (kt) |
| Direzione vento | Angolo di provenienza rispetto al nord vero |
| Forza di Coriolis - emisfero nord | Devia verso DESTRA |
| Forza di Coriolis - emisfero sud | Devia verso sinistra |
| Forza di Coriolis - massima | Ai poli |
| Forza di Coriolis - nulla | All'equatore |
| Legge di Buys-Ballot (emisfero nord) | Vento alle spalle: bassa pressione a SINISTRA |
| Ciclone - rotazione emisfero nord | Antiorario, convergenza, ascendenza |
| Anticiclone - rotazione emisfero nord | Orario, divergenza, subsidenza |
| Velocita vento con curvatura ciclonica | Minore |
| Velocita vento con curvatura anticiclonica | Maggiore |
| Fohn - discendenze possibili | Fino a 3.000 ft/min |
| Rotori - ascendenze/discendenze | Fino a 5.000 ft/min |
| Onda orografica - vento minimo | 15 nodi |
| Tropopausa ai poli | ~20.000 ft |
| Tropopausa all'equatore | ~65.000 ft |
| Correnti a getto - velocita | Centinaia di nodi |
| Brezza di mare | Di giorno (terra piu calda) |
| Brezza di terra | Di notte (mare piu caldo) |