Istituto Tecnico Nautico “Gen.Rotundi”
Manfredonia
Corso di Meteorologia
Alunno
Prof.
Andriano Giuseppe
Totaro Giovanni
Classe: IV T.M.
A.s.: 2011/2012
Processo e condizioni di condensazione
Durante la condensazione il vapor acqueo nell’atmosfera passa allo stato liquido
liberando il calore latente di evaporazione pari a circa 600 Kcal/kg.
Generalmente in Meteorologia per condensazione si intende anche il processo di
sublimazione o brinamento. Le condizioni necessarie per il processo di
condensazione sono:
a) sufficiente contenuto di vapor acqueo nell’aria;
b) raffreddamento dell’aria al di sotto del punto di rugiada;
c) presenza di nuclei di condensazione.
Il vapore acqueo evapora dagli oceani e acque terrestri e viene mescolato nell’aria
dalle correnti verticali e orizzontali. Il raffreddamento dell’aria fino al punto di
rugiada è la causa principale per la saturazione. Esso può avvenire:
1) per irradiazione di calore;
2) per mescolamento di masse d’aria diverse;
3) per espansione adiabatica.
Forme di condensazione…
A causa della continua evaporazione delle acque l'aria contiene sempre una certa
quantità di vapor acqueo, che diventa visibile quando si condensa .Le diverse
forme di condensazione del vapore acqueo sono: rugiada, brina, nubi, nebbie.
Il fenomeno della rugiada avviene se il vapore acqueo condensa vicino al suolo e si
verifica nelle notti serene primaverili e autunnali. La rugiada si forma quando la
condensazione avviene per contatto con parti fredde (sassi,rami,erba,ecc.), sulle
quali è possibile osservarla sotto forma di minutissime goccioline d'acqua.
La brina è un insieme di cristalli di ghiaccio che ricopre i corpi e si forma nelle stagioni
fredde quando la temperatura scende al di sotto della temperatura di
congelamento e pertanto il vapore acqueo dell'atmosfera passa per sublimazione
allo stato solido.
Le nubi si formano quando le particelle presenti nell'aria sotto forma di pulviscolo, sali
e altre impurità, formano tanti nuclei di condensazione attorno ai quali il vapore
acqueo condensa. In base all'altezza alla quale si formano, le nubi hanno colore,
forma e nomi diversi. Le goccioline d'acqua che formano una nuvola sono così
piccole che restano sospese perché sostenute dall'aria stessa.
…Forme di condensazione
La nebbia è un insieme di minutissimi goccioline d'acqua che per la loro leggerezza
restano sospese a poca distanza dal suolo, che riducono la visibilità orizzontale a
meno di 1 km. Quando la visibilità è maggiore al km si parla di foschia. La
formazione della nebbia viene favorita dalla presenza nell'aria di particelle di
pulviscolo, che fungono da nuclei di condensazione.
Classificazione delle nubi…
Le nubi vengono classificate in base all’aspetto o al processo fisico di formazione. Nel
1803 L. Howard divise le nubi in quattro gruppi: cirri, cumuli, strati e nembi. Esse
possono essere ancora distinte in nubi stratificate e nubi cumuliformi. La
classificazione ufficiale del WMO riconosce 10 tipi principali o generi di nubi.
Denominazione
Abbreviazione
Altitudine metri
Cirri
Cirrostrati
Cirrocumuli
Ci
Cs
Cc
Alte
CH
6.000
Altostrati
Altocumuli
As
Ac
CM
Medie
6.000
2.000
Nembostrati
Stratocumuli
Strati
Ns
Sc
St
Basse
CL
Cumuli
Cumulonembi
Cu
Cb
A sviluppo
Verticale
9.000
2.000
0.000
…Classificazione delle nubi
Le nubi si distinguono per il colore in nubi bianche, formate da cristalli di ghiaccio, e
nubi grigie e/o scure o di pioggia formate da goccioline d’acqua.
I generi di nubi sono indicati sia da un’abbreviazione che con un simbolo
convenzionale ed oltre ai tipi principali vengono previste ulteriori suddivisioni delle
nubi in specie e varietà. Le nubi si distinguono in: nubi di convezione, nubi
stratiformi, nubi orografiche.
Le nubi di convezione sono generate da moti verticali di masse d’aria instabili. Hanno
notevole sviluppo verticale, contengono goccioline d’acqua di varie dimensioni e
talvolta cristalli di ghiaccio.
Le nubi stratiformi possono formarsi dal rimescolamento di grandi masse d’aria di
caratteristiche diverse o dalla lenta ascesa d’aria lungo le superfici di discontinuità.
Le nubi stratiformi rivelano la presenza di correnti orizzontali.
Le nubi orografiche sono formate per sollevamento forzato di masse d’aria in
movimento quando incontrano rilievi montuosi. Un esempio significativo è dato
dal monsone estivo lungo la penisola indiana e la catena dell’Himalaya. Le nubi
orografiche hanno forma globulare o ellittica appiattita oppure sono ondulate.
Descrizione delle nubi…
Multiforme e vario risulta l’aspetto delle nubi dipendente dal punto di vista
dell’osservatore. Una breve descrizione unitamente a qualche buona fotografia e
ad una pratica diretta può servire alla identificazione delle nubi.
– Cirri. Nubi isolate a forma di bianchi, delicati filamenti a chiazze bianche. Queste
nubi hanno un aspetto fibroso. Sono formate da aghetti di ghiaccio.
– Cirrocumuli. Sottili, bianche macchie di nubi fibrose, senza ombre, composte da
piccoli elementi in forma di batuffoli unite o separate più o meno regolarmente
disposte. Sono formate da cristalli di ghiaccio.
– Cirrostrati. Formate da un velo di nubi trasparenti, biancastre, che coprono
parzialmente o totalmente il cielo e producono generalmente l’alone intorno al
Sole e alla Luna. Formati anche loro da cristalli di ghiaccio.
– Altocumuli. Nubi biancastre e/o grigie, che sono talvolta in parte fibrose o diffuse
e possono essere a banchi o continue.
– Altostrati. Distesa di nubi grigiastre o bluastre, di aspetto fibrose, coprono il cielo
totalmente o parzialmente aventi talvolta spessore da offuscare il Sole. Non
presentano il fenomeno dell’alone.
…Descrizione delle nubi
–
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–
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Nembostrati. Strati di nubi grigie, spesso curve, il cui aspetto è reso sfumato dalle
precipitazioni più o meno continue di pioggia e neve. Mascherano totalmente il
Sole. Nubi sfrangiate di cattivo tempo si formano frequentemente sotto di essi.
Stratocumuli. Nubi grigiastre e/o biancastre, in ammassi o strati aventi quasi
sempre una zona scura, non fibrosa con possibili discontinuità.
Strati. Nubi grigie stratificate, con una base quasi uniforme, che talvolta
producono pioviggine, nevischio e aghi di ghiaccio. Non danno fenomeni di alone.
Cumuli. Sono nubi isolate a forma di cupola o di torre la cui sommità spesso
assume le sembianze di un cavolfiore. Illuminati dal Sole sono di un bianco
brillante mentre la base è scura e quasi orizzontale. Quelli di piccolo spessore sono
detti <<cumuli di bel tempo>> a differenza dei <<cumuli imponenti>>. Questi
ultimi possono evolversi in nubi temporalesche.
Cumulonembi. Nubi dense di considerevole sviluppo verticale, simili a montagne o
torri, con base spesso scura e irregolare. I cumulonembi sono accompagnati da
rovesci, da temporali, da groppi e talvolta da grandine. Sono associati a forti
correnti verticali.
Tipi di nubi…
Nuvolosità
La nuvolosità del cielo è misurabile con una scala che va da 0 a 9 che indica la frazione
di cielo coperto:
0
(blu chiaro)
nessuna nuvola in cielo
1
(giallo)
nuvole rare e sparse
2
(magenta)
nuvole sparse
3
(verde chiaro)
nuvole sparse che hanno tendenza a raggrupparsi e accumularsi
4
(argento)
metà del cielo è coperta da nuvole
5
(blu-nero)
la maggior parte del cielo è coperta da nuvole
6
(marrone)
cielo generalmente coperto
7
(grigio)
cielo coperto con rare schiarite
8
(viola)
cielo totalmente coperto
9
(rosso)
cielo completamente invisibile (a causa di nebbia o neve)
La nuvolosità è un elemento fondamentale dei bollettini meteorologici. Molto
importante è la variazione della nuvolosità, legata al processo di formazione e
dissolvimento delle nubi, conseguenza dell’evoluzione del tempo in atto.
Tipi di nebbia…
Il processo che conduce alla formazione della nebbia è il raffreddamento dell’aria in
vicinanza del suolo. Meno frequentemente si forma nebbia per evaporazione.
A seconda del processo di condensazione si distinguono i tipi fondamentali di nebbia:
nebbia di radiazione, nebbia di evaporazione e nebbia di advezione.
• Nebbia di radiazione. Durante le notti serene con aria calma si ha irradiazione di
calore da parte del suolo che si raffredda con l’aria a contatto con esso. Si forma
così un’inversione termica – cioè la temperatura aumenta con l’altezza – la cui
estensione ed il cui valore dipendono dal grado di turbolenza dell’aria. Se vi è
assenza di vento, lo strato di inversione sarà limitato a pochi metri ed anche lo
spessore della nebbia sarà sottile. La nebbia di radiazione si forma nelle pianure e
nelle vallate, in autunno-inverno e con altre pressioni atmosferiche. Non si forma
mai sul mare, ove l’escursione termica diurna non supera 1°C; ma nebbia di
radiazione da terra può esservi trasportata come avviene nel Canale della Manica
o negli estuari dei fiumi del Nord Europa.
• Nebbia di evaporazione. Si forma sui mari sui laghi o sui fiumi quando l’acqua è
più calda dell’aria sovrastante (sea smoke = mare fumante). La nebbia di
evaporazione può anche aversi dalla pioggia proveniente da aria calda in quota
…Tipi di nebbia
quando, cadendo, attraversa strati di aria più fredda al suolo (nebbia frontale).
• Nebbia di advezione. Queste nebbie si formano quando aria umida scorre da una
superficie più calda ad una più fredda e sono particolarmente frequenti sul mare,
nelle zone di confluenza delle grandi correnti calde e di quelle fredde. L’aria calda,
giunta sulla superficie fredda, si raffredda dal basso, ma molto lentamente, e
diventa stabile. Le nebbie di advezione sono favorite da venti di velocità comprese
tra i 4 ed i 15 nodi e si dissipano quando il vento aumenta, come per ogni tipo di
nebbia, o cambia bruscamente direzione. Tipici esempi di nebbie di advezione
sono quelle estive delle coste delle California, del Giappone settentrionale, del
Perù-Cile.
Effetti della nebbia
Si è detto che la nebbia riduce la visibilità a meno di 1 km. In pratica viene impiegata la
seguente scala dell’intensità della nebbia:
Numero
0
1
2
3
Denominazione
nebbia densa
nebbia spessa
nebbia
nebbia moderata
Visibilità
minore di 40 m
tra 40 e 200 m
tra 200 e 400 m
tra 400 e 1.000 m
Una delle caratteristiche della nebbia può essere la non omogeneità che provoca sulla
propagazione del suono, fenomeni di riflessione, rifrazione e attenuazione. Di
conseguenza quando si naviga bisogna fare molta attenzione poiché un segnale
sonoro non può essere udito o può essere percepito da una direzione diversa da
quella effettiva. Prevedere la nebbia può essere molto utile ai fini della condotta
sicura della navigazione. Le osservazioni continue della temperatura marina e
terrestre forniscono attendibili indicazioni sulla formazione della nebbia.
Precipitazioni
Non è semplice stabilire la differenza tra condensazione e precipitazione. In
quest’ultima le dimensioni delle goccioline d’acqua sono molto più grandi delle
goccioline delle nubi. Quindi si deduce che una gocciolina media di pioggia è
formata da circa un milione di goccioline di nubi. La formazione delle goccioline di
pioggia può essere spiegata con la teoria della coalescenza. Si pensa che alcuni
nuclei giganti di condensazione producono goccioline di nubi più grandi della
media. Esse hanno una velocità più elevata e nel loro percorso urtano e catturano
le goccioline più piccole, accrescendosi. Le gocce di pioggia più grosse cadendo si
disintegrano ed ogni frammento può iniziare un nuovo sviluppo di gocce. Nei
rovesci e nelle nubi temporalesche si verificano queste reazioni a catena. La
coalescenza dà luogo a pioggia calda. Un’altra spiegazione della formazione delle
gocce di pioggia è la teoria dei germi di ghiacci di Bergeron. La presenza in alcuni
nubi di cristalli di ghiaccio abbassa la tensione di saturazione del vapore per cui
condensa sul cristallo. Contemporaneamente le goccioline di nubi, non trovandosi
più in un ambiente saturo per il liquido, evaporano, ed il vapore si va a condensare
sul cristallo di ghiaccio sul quale viceversa la tensione di vapore è di saturazione. La
pioggia generata con questo meccanismo è una pioggia fredda.
Tipi di precipitazioni
Le precipitazioni o idrometeore avvengono in un gran numero di forme. I tipi più
comuni sono la pioggia, la neve e la grandine.
 Pioggia. Essa si forma quando la quantità di vapore acqueo nell'aria è elevata e la
temperatura continua a diminuire. In tal modo le minuscole goccioline che
formano le nuvole si ingrandiscono e, divenute più pesanti, cadono al suolo
generando la pioggia. Esistono varietà di piogge, per dimensioni delle gocce e per
intensità. A seconda del meccanismo che le genera, le piogge possono essere
classificate in:
― piogge da instabilità associate a condizioni di instabilità dell’atmosfera, come nei
temporali estivi;
― piogge cicloniche associate ai fronti delle depressioni delle latitudini medie;
― piogge orografiche generate dall’ascesa forzata di masse d’aria lungo i rilievi.
Esempio tipico sono le piogge monsoniche.
La quantità di pioggia caduta si esprime in mm e si misura col pluviometro. Si può
anche ottenere la pioggia stimolata o artificiale seminando le nubi con appropriati
nuclei di condensazione, quali particelle di anidride carbonica solida (ghiaccio
secco) o ioduro di argento.
Tipi di precipitazioni
 Neve. Si forma quando, per un ulteriore abbassamento di temperatura,la nuvola
diventa molto fredda e le goccioline d'acqua, solidificate in cristalli, precipitano
sotto forma di neve. E’ costituita da cristalli di ghiaccio esagonali, a stella o
ramificati. I cristalli di neve possono essere isolati o unirsi, per coalescenza, in
fiocchi di neve di varie forme e grandezze. La neve ha una densità variabile,
mediamente dieci volte più piccola di quella dell’acqua. Le precipitazioni nevose si
misurano in precipitazioni equivalenti d’acqua.
 Grandine. E’ costituita da tanti chicchi di ghiaccio, ognuno dei quali con forma
sferica è composto da tanti anelli concentrici. La formazione della grandine, che si
verifica durante i temporali, è dovuta a colpi di vento che spingono verso l'alto le
gocce d'acqua di una nuvola. Le gocce d'acqua venendosi così a trovare a
temperature inferiori allo zero, solidificano formando una prima sferetta di
ghiaccio. Questa, cadendo all'interno della nuvola stessa, si unisce ad altre gocce di
acqua ma, a causa delle forti correnti ascensionali che incontra, risale in alto: qui
per un ulteriore raffreddamento solidifica formando un guscio di ghiaccio
concentrico alla sferetta preesistente e così via finché il chicco, a causa del peso
raggiunto, cade definitivamente al suolo. La grandine provoca notevoli danni
all’agricoltura. Una migliore comprensione del meccanismo di formazione può
aiutare a individuare deterrenti antigrandine più efficaci dei razzi usati fin ora dai
contadini.