venerdì 20 giugno 2014

5 Elementi del paesaggio: il tempo meteorologico

IL TEMPO METEOROLOGICO


Un territorio terrestre è vivo perché interessato dai fenomeni meteorologici, che normalmente chiamiamo tempo meteorologico. Esso è dovuto alla presenza di 2 elementi fondamentali:
- il Sole
- le precipitazioni.
Il Sole dà luce e calore al territorio. Esso fornisce innanzitutto l’energia necessaria perché sulla Terra si compia il ciclo dell’acqua, che evapora dagli oceani, dai laghi e dai fiumi, si trasforma in nuvole e ricade sotto forma di precipitazioni (pioggia, neve, grandine).
La luce del Sole, inoltre, scalda l’aria e permette la vita degli organismi; serve alle piante per compiere la fotosintesi, cioè il processo che permette loro di crescere; regola la vita quotidiana nell’alternarsi del giorno e della notte.
Le nuvole sono formate da tante goccioline d’acqua, effetto della evaporazione e causa delle precipitazioni, che ridanno alla Terra quell’acqua necessaria alla vita delle piante e degli animali.



       Il giorno e la notte sulla Terra

Giorno di sole
 
Giorno di pioggia

LA TROPOSFERA

L’atmosfera è l’involucro d’aria che circonda la Terra [per approfondire, puoi vedere la Lezione 183 – Le parole delle Scienze 4: la Terra, pubblicato nel maggio 2013 sull'altro mio blog steccaimparalarte]. Essa viene suddivisa in strati, il più basso dei quali si chiama troposfera ed è quello che maggiormente interessa agli esseri viventi.
Infatti la troposfera ha 2 caratteristiche fondamentali:
1-     contiene quasi tutta l’aria che forma l’atmosfera (negli strati superiori l’aria è così rarefatta che non è possibile respirare)
2-     ha una temperatura che diminuisce rapidamente con l’altezza: si va da +16°C al livello del mare (valore medio) a -50°C a 12 chilometri di quota, cioè il limite della troposfera.
Nella troposfera si verificano tutti i fenomeni meteorologici: la formazione delle nuvole, dei venti e delle precipitazioni. Per questo al di sopra della troposfera il cielo è sempre sereno.

L’immagine successiva ti permette di capire meglio qual è lo spessore della troposfera.



Per capire lo spessore della troposfera, possiamo prendere 3 punti di riferimento:
1-     il livello del mare (0 metri, cioè dove inizia la troposfera)
2-     l’altezza del Monte Bianco (4.807 metri, cioè quasi la metà della troposfera)
3-     la quota a cui volano normalmente un aereo di linea (10 km, cioè quasi il limite della troposfera)

CAMPI D’ARIA

Nell’atmosfera si possono verificare 2 diversi tipi di situazione:
1-     una situazione di aria umida
2-     una situazione di aria secca.
In modo più preciso queste 2 situazioni vengono chiamate
1-     campo di bassa pressione (o area di bassa pressione)
2-     campo di alta pressione (o area di alta pressione).
A determinare la differenza tra queste 2 situazioni è, infatti, la pressione atmosferica, cioè il peso dell’atmosfera sulla superficie terrestre. La pressione atmosferica si misura con il barometro e l’unità di misura della pressione è il millibar. Se il peso dell’atmosfera è “normale”, la pressione è di 1.013 millibar; se il peso è maggiore abbiamo l’alta pressione, se è minore abbiamo la bassa pressione.

Osserva l’immagine:


ESERCIZIO:
1- Sull’Italia meridionale c’è alta pressione o bassa? _____________________________________
2- E sulla Pianura Padana? _________________________________________________________
3- E in Francia? __________________________________________________________________
4- E in Scandinavia? ______________________________________________________________
5- E sull’isola di Creta? ____________________________________________________________

ALTA PRESSIONE, BASSA PRESSIONE E FRONTI D’ARIA

Un campo di alta pressione comporta che su un territorio ci sia aria secca e tempo stabile, cioè bel tempo. In inverno ciò significa che il cielo è azzurro e l’aria è fredda e limpida; in estate l’aria è calda ma non limpida, soprattutto al mattino, quando in cielo c’è una leggera foschia.
Un campo di bassa pressione comporta che su un territorio ci sia aria umida e un brutto tempo, con piogge e temporali.

Sia con l’alta pressione, sia con la bassa pressione si creano sopra un territorio zone di aria calda e zone di aria fredda. L’aria fredda e l’aria calda non si mescolano fino a formare una massa d’aria tiepida, ma restano separate: la zona di separazione tra una massa d’aria fredda e una massa d’aria calda si chiama fronte d’aria.
Il fronte d’aria può essere di 2 tipi:
1-     fronte freddo
2-     fronte caldo.
Si ha un fronte freddo, quando l’aria fredda avanza contro l’aria calda (che è più leggera) e la fa sollevare. Lungo il fronte freddo in cielo si formano in poco tempo delle nuvole scure, si alza il vento e la temperatura si abbassa rapidamente. In poco tempo le nuvole diventano grandi e sempre più scure e arrivano piogge violente, con tuoni e lampi. Nelle carte delle previsioni del tempo il fronte freddo è rappresentato con una linea curva di solito di colore blu e con dei piccoli triangoli che indicano la direzione in cui il fronte avanza [vedi l’immagine precedente].
Si ha un fronte caldo, quando l’aria calda avanza verso l’aria fredda e vi scorre sopra, perché, essendo l’aria fredda più pesante, non riesce a spostarla. Lungo il fronte caldo il cielo si rannuvola lentamente, si carica di umidità e diventa tutto grigio, poi arriva la pioggia, che è fine ma costante e può durare anche dei giorni. Nelle carte delle previsioni del tempo il fronte caldo è rappresentato con una linea curva di solito rossa e con dei piccoli semicerchi che indicano la direzione di avanzamento [vedi l’immagine precedente].

Le prossime 2 immagini rappresentano un fronte freddo e un fronte caldo:

 fronte freddo

fronte caldo
 

LA TEMPERATURA DELL’ARIA

L’aria viene riscaldata quasi interamente dal Sole, però in maniera indiretta: infatti i raggi del Sole attraversano l’atmosfera e scaldano il suolo; a sua volta il suolo, come se fosse un radiatore, spinge il calore nell’aria e la riscalda.
La temperatura dell’aria varia in base all’altezza del Sole sull’orizzonte: esso scalda di più quando è alto nel cielo, infatti i suoi raggi cadono perpendicolarmente e sono concentrati su uno spazio più piccolo, invece, quando il Sole è più basso, i suoi raggi cadono obliqui e sono dispersi su uno spazio più grande. Puoi vedere questo fenomeno nell’immagine seguente:


Inoltre la temperatura varia nelle diverse parti del mondo in base a 4 fattori molto importanti:
- la latitudine
- l’altitudine
- la presenza di grandi masse d’acqua
- le correnti marine.
La latitudine influisce sulla temperatura, perché nelle zone equatoriali i raggi del Sole arrivano perpendicolari, cioè colpiscono la Terra più da vicino e riscaldano una porzione più ristretta di terreno; invece, mano a mano che ci si sposta verso i Poli, arrivano più inclinati, più lontani e riscaldano una porzione più vasta di terreno. Quindi all’equatore fa più caldo e andando verso i Poli fa sempre più freddo.
L’altitudine influisce sulla temperatura, perché mano a mano che l’altitudine aumenta, l’aria è sempre più rarefatta, cioè contiene meno gas, i quali hanno la funzione di trattenere il calore del Sole. Quindi più si sale, più fa freddo.
La presenza di grandi masse d’aria influisce sulla temperatura, perché oceani, mari e grandi laghi immagazzinano il calore solare durante l’estate e lo restituiscono lentamente durante l’inverno. Quindi le zone vicine al mare hanno un clima più mite rispetto a quelle lontane (clima più mite significa che d’estate fa più fresco e d’inverno fa più caldo).
Le correnti marine influiscono sulla temperatura, perché se in un posto arriva una corrente marina calda, l’aria è più mite, mentre se in un posto arriva una corrente marina fredda, l’aria sarà più fredda.

Studiando Geografia è importante conoscere l’escursione termica di un posto, ossia la variazione di temperatura tra il momento più caldo e quello più freddo; se si calcola nell’arco di un anno si chiama escursione termica annua, se si calcola nell’arco di un giorno si chiama escursione termica diurna.

Ricorda, inoltre, che la temperatura dell’aria, assieme ai venti e alle precipitazioni (che saranno spiegati subito dopo questo capitolo), determinano il clima di una località e, di conseguenza, la flora e la fauna di quella località.
Osserva le 4 immagini seguenti: rappresentano 4 ambienti completamente diversi, per la vegetazione e gli animali che vi si possono trovare. La loro diversità è dovuta al clima diverso delle 4 località, cioè alla temperatura, alle precipitazioni e ai venti.

 

IL VENTO

Il vento è una massa d’aria che si sposta parallelamente alla superficie terrestre. Esso ha origine dal diverso riscaldamento dell’aria in due zone vicine, che crea una zona di alta pressione e una zona di bassa pressione. L’aria tende sempre a spostarsi dalla zona di alta pressione verso quella di bassa pressione.
Il vento può interessare una zona non molto estesa (è il caso della brezza), ma può anche soffiare su territori molto vasti, per esempio dall’oceano alla terraferma (è il caso dei monsoni).
La velocità del vento si misura in metri al secondo (m/s), ma nel linguaggio comune si parla più spesso di chilometri all’ora (km/h).

Per capire come nasce il vento, puoi osservare ciò che succede in casa in un giorno d’inverno.


All’esterno l’aria è sicuramente più fredda che in casa: supponiamo che fuori la temperatura sia di 0°C, mentre in casa sia di 20°C.
La differenza di temperatura corrisponde a una differenza di pressione: fuori l’aria fredda, più pesante, determina una condizione di alta pressione, mentre dentro casa l’aria calda, più leggera, determina una condizione di bassa pressione.
Se apriamo la porta, la differenza di pressione provoca un movimento d’aria nei due sensi: l’aria fredda entra in casa dal basso e occupa il vuoto lasciato dall’aria calda, che esce dall’alto in senso contrario.

Le cose avvengono in modo simile  con il vento fresco che soffia di giorno dal mare verso la terraferma (brezza di mare) e di notte dalla terraferma verso il mare (brezza di terra).
Si forma una brezza anche in altre situazioni oltre a quella tra mare e terra; per esempio tra un terreno ricoperto di vegetazione (più fresco) e un campo di terra arata (più caldo); oppure tra il fondovalle (più caldo) e il versante di una montagna (più fresco), eccetera.

Per approfondire ti rinvio al capitolo sui venti nella Lezione 183 del blog Steccaimparalarte.

LE NUVOLE

L’aria contiene sempre una certa quantità d’acqua, che evapora dalla superficie di mari, laghi e fiumi: normalmente essa non è visibile. Quando sale, quest’acqua (o meglio, vapore acqueo) incontra delle zone d’aria più fredde e, allorché supera il livello di condensazione, si aggrega (= si unisce) in tante goccioline più grandi e visibili, che formano le nuvole (o nubi). Queste goccioline sono però ancora leggere e quindi sono in grado di rimanere sospese nell’aria.
Le nuvole sono diverse per il colore: maggiore è il numero di goccioline d’acqua, più scura è la nuvola.
Le nuvole sono diverse anche per la forma. In base alle forma delle nuvole si riconoscono 3 grandi categorie di nuvole: i cirri, i cumuli e gli strati.

I vari tipi di nuvole sono spiegati nell’immagine successiva:


I cirri sono nubi bianche a forma di ciuffo o di piuma; si trovano al di sopra dei 7.000 metri di quota, sono formati da aghetti di ghiaccio e non sono in genere accompagnati da precipitazioni.
I cumuli sono nubi che si sviluppano verticalmente, in genere tra i 1.000 e i 3.000 metri di quota. Possono avere dimensioni molto diverse e quando sono scuri (e quindi carichi di acqua) possono dare origine a temporali, con forti piogge o grandine.
Gli strati sono nuvole molto estese e orizzontali. Portano piogge prolungate, a volte anche molto intense.
Questi 3 tipi di nuvole hanno inoltre delle forme intermedie e delle varietà, che dipendono dall’altitudine: nel disegno puoi vedere i cirrostrati, gli stratocumuli, gli altocumuli, i cumulonembi, i cirrocumuli e così via.
Da ricordare che il vapore acqueo presente nell’atmosfera si presenta anche in forma di nebbia, che si forma al suolo quando una massa d’aria umida viene a contatto con una superficie fredda. Ciò accade spesso in inverno in pianura, dove durante la notte i campi si raffreddano rapidamente.

LE PRECIPITAZIONI

Quando le nuvole si raffreddano ulteriormente, al loro interno le gocce d’acqua si trasformano in precipitazioni, cioè in acqua più pesante, che precipita (= cade) al suolo.
Esistono 3 tipi di precipitazioni:
-         la pioggia (quando le gocce d’acqua rimangono allo stato liquido
-         la neve (quando le gocce d’acqua si solidificano in cristalli di ghiaccio)
-         la grandine (quando le gocce d’acqua si solidificano in chicchi di ghiaccio)

La pioggia è formata da gocce d’acqua che possono avere un diametro fino a 5 millimetri; durante un forte temporale la pioggia arriva a terra con una velocità di quasi 20 chilometri all’ora.
La neve si forma quando la temperatura dell’aria a livello del suolo è pari a circa 0°C. Cadendo, i cristalli di ghiaccio si uniscono tra loro, formando cristalli sempre più grandi, finché diventano fiocchi più o meno grandi. Visti al microscopio, i cristalli di neve hanno una forma esagonale e sono uno diverso dall’altro.
La grandine si forma in condizioni particolari, all’interno di nuvole molto sviluppate in verticale. Le goccioline d’acqua che stanno cadendo, vengono risospinte dal vento sulla sommità della nube e qui ghiacciano. Quando questo fenomeno si ripete più volte, il chicco di grandine continua a crescere e diventa così pesante da cadere al suolo.

Pioggia
Fiocco di neve al microscopio
Grandine

È interessante, studiando geografia, sapere come nasce la pioggia, quando il vento spinge le nuvole contro una montagna:


1. L’acqua del mare evapora, cioè diventa vapore acqueo
2. Il vento spinge l’aria umida sulla terraferma
3. La montagna è un grande piano inclinato, che costringe l’aria a salire in quota oltre il livello di condensazione e così si forma la nube
4. La nube si raffredda ulteriormente e all’interno si forma la pioggia, che cade al suolo.
L’aria che passa al di là della montagna è meno umida e il versante opposto della montagna avrà meno piogge.




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