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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.
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