Vittorio Villasmunta
Istituto Tecnico Aeronautico Statale “Euclide”
Seminari di Meteorologia
Corso Avanzato sul
sondaggio termodinamico
dell’atmosfera
Parte III
A cura di Vittorio Villasmunta
Previsore del Servizio Meteorologico dell’Aeronautica Militare
1
Corso Avanzato sul sondaggio
termodinamico dell’atmosfera
Vittorio Villasmunta
www.villasmunta.it
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termodinamico dell’atmosfera
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Corso Avanzato sul sondaggio
termodinamico dell’atmosfera
Prerequisiti
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• Conoscenza approfondita del
messaggio TEMP e relativa
decodifica
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termodinamico dell’atmosfera
Materiale necessario
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• Diagramma termodinamico
(nomogramma di Herlofson)
• carta
• penna
• matita
• matite colorate (rosso, giallo,
verde, blu)
• gomma
• righello
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termodinamico dell’atmosfera
Parte III:
il diagramma
aerologico
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Il messaggio TEMP, contiene dati di
pressione, temperatura, temperatura
del punto di rugiada, direzione ed
intensità del vento, rilevati alle
diverse quote.
Per poter compiere uno studio
adeguato dello stato termodinamico
dell’atmosfera, abbiamo bisogno di
vedere come queste grandezze variano
con la quota.
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Vittorio Villasmunta
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Vittorio Villasmunta
A prima vista …
il diagramma
termodinamico appare come
un guazzabuglio di linee
che corrono in tutte le
direzioni.
Tuttavia, dopo un studio
attento e approfondito,
scoprirete con piacere che
esso è veramente …
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… un guazzabuglio di
linee che corrono in
tutte le direzioni.
Scherzi a parte, una volta che la
mente ha imparato a distinguere
le diverse linee, tutto comincia
ad avere un senso.
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Il nostro “scudo protettivo”
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Il nostro
“laboratorio”
di ricerche
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thermodynamic diagram = diagramma termodinamico
temperature = temperatura
dew point temperature = temperatura del punto di
rugiada
moisture = umidità
air pressure = pressione atmosferica
wind = vento
atmosphere = atmosfera
sounding = sondaggio
weather balloon = pallone aerologico
radiosonde = radiosonda
radiosonde observations (raob) = osservazioni
mediante radiosonda
adiabatic processes = processi adiabatici
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Le isobare
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Il diagramma ha come coordinata
verticale la pressione p in scala
logaritmica
log p
Perché in scala
logaritmica ?
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9000
8000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
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300
400
500
600
700
800
900
1000
scala lineare
scala logaritmica
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Le isobare
sono linee
rette,
equiscalate
di 10 hPa e
parallele
all’asse
delle
ascisse.
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Le isobare
corrono
orizzontalmente.
La diversa
spaziatura
riflette il fatto
che la pressione
decresce
esponenzialmente
rispetto
all’altezza.
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Vittorio Villasmunta
Variazione della pressione con
l'altezza
Infatti, la
pressione
atmosferica si
dimezza a circa
5500 metri, a
9000 è circa
1/3, a 16000 è
ormai 1/10.
16000
altezza
12000
9000
5500
3000
1500
100
1000 900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
pressione
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il restante 50%
tra 5500 metri
ed i confini
estremi
dell’atmosfera
il 50%
dell’atmosfera
terrestre è
compreso tra
superficie e
5500 metri.
5500 m
Monte Bianco
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Vittorio Villasmunta
Se non usassimo
una scala
logaritmica per
le pressioni …
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Le isoterme
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Vittorio Villasmunta
Sulle ascisse si leggono i
valori della temperatura
Le isoterme
sono
inclinate di
45°
0
5
10
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Vittorio Villasmunta
Le isoterme sono
linee rette,
graduate in °C,
equidistanti e
inclinate dal basso
a sinistra, verso
l’alto a destra.
Esse sono poste in
evidenza da fasce
verdi e bianche
alternate di 10° in
10°.
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Vittorio Villasmunta
Perché le
isoterme sono
inclinate ?
???
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Vittorio Villasmunta
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Vittorio Villasmunta
La temperatura, nella troposfera, in
genere diminuisce con la quota …
Le
temperature
più basse
alle quote
più
elevate.
Le
temperature
più alte
alle quote
più basse.
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Vittorio Villasmunta
Come
rappresentare
tutte le isoterme
in uno spazio
limitato ?
ruotale
45°… e
gioco
fatto
di
il
è
!
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Vittorio Villasmunta
I valori delle
isoterme si
riconoscono
facilmente
perché sono
ruotati in
senso
antiorario.
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zoom
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Vittorio Villasmunta
Le isoterme sono
tracciate per
ogni unità. Però
il valore è
trascritto solo
ogni 5°C.
Le isoterme corrispondenti ai valori
stampati hanno uno spessore
maggiore.
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Le adiabatiche per
aria secca
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PROCESSI ADIABATICI
Processi che avvengono senza
scambio di calore con
l'esterno
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Vittorio Villasmunta
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Vittorio Villasmunta
Se una particella d’aria si
solleva dal suolo, essa, in
condizioni adiabatiche, si
raffredda per espansione di circa
1° ogni 100 metri.
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Quanto detto, però, è
vero finché non
interviene la
condensazione del
vapore acqueo.
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Adiabatiche per aria secca
Linee che mostrano le variazioni di
temperatura subite da una massa
d’aria secca o umida non satura che
si muova verticalmente senza
condensare.
FORMULA
DI
POISSON
 p
T
  
T0
 p0 
0 , 286
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=(B$4+273)*((A8/B$5)^0,286)-273
T=T0*(P/P0)^0,286
TO =
P0 =
P
300
400
500
600
700
800
900
1000
20
1010
200
T
-65,94372994
-48,18728786
-33,37223965
-20,54558797
-9,166616598
1,104044487
10,49477904
19,16736749
400
300
500
600
T
700
800
900
1000
-80
-60
-40
-20
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0
20
40
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Le adiabatiche per
aria secca sono linee
leggermente ricurve,
che intersecano
l’isobara 1000 hPa a
intervalli si 2°C.
Esse hanno andamento
da destra in basso,
verso sinistra in
alto.
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… intervalli di 2°C
ADIABATICHE SECCHE
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ISOTERME
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Le adiabatiche per
aria satura
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Vittorio Villasmunta
Quando il vapore acqueo
comincia a condensare,
rilascia circa 600 calorie per
grammo, e quindi la particella
d’aria, ricevendo questo
“contributo” si raffredda in
misura minore.
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Vittorio Villasmunta
Adiabatiche per aria
satura
linee che evidenziano la
variazione di temperatura per
una particella d’aria satura
in movimento verticale
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Vittorio Villasmunta
Le adiabatiche per aria satura
sono le curve che intersecano
l’isobara 1000 hPa a intervalli di
2°C e divergono verso l’alto
tendendo a disporsi parallelamente
alle adiabatiche secche.
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Vittorio Villasmunta
Consideriamo una particella d’aria
che, a 1000 hPa, possieda una
temperatura di 20°C.
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Vittorio Villasmunta
Se essa viene sollevata sino a 850
hPa, che temperatura avrà se il
processo è adiabatico secco?
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Vittorio Villasmunta
Se essa viene
sollevata sino
a 850 hPa, che
temperatura
avrà se il
processo è
adiabatico
saturo?
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Vittorio Villasmunta
Qual è il massimo valore di
vapor saturo ad una data
temperatura e ad una data
pressione ?
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Le isoigrometriche
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Rapporto di mescolanza
Quantità di vapore
acqueo in grammi
contenuta in 1 kg di
aria secca.
g/kg
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Rapporto di mescolanza alla
saturazione
Indica il numero di grammi di vapore
acqueo necessario per saturare 1
chilogrammo d'aria secca a
temperatura e pressione fissate.
g/kg
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Le
isoigrometriche
esprimono il
rapporto di
mescolanza, e
sono
rappresentate da
curve
tratteggiate,
inclinate dal
basso a
sinistra, verso
l’alto a destra
e graduate (in g
per kg di aria
secca) lungo il
bordo inferiore
del nomogramma.
Vittorio Villasmunta
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Vittorio Villasmunta
Isoigrometriche
linee curve che uniscono, per
ogni valore di temperatura e
pressione, tutti i punti nei
quali la massa d’aria satura
ha lo stesso rapporto di
mescolanza.
es T 
rs T , p   622
p  es T 
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Vittorio Villasmunta
Alla temperatura di 20°C e
pressione di 1000 hPa,
sono necessari … grammi di
vapore acqueo per saturare
la massa d’aria.
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Vittorio Villasmunta
Alla temperatura di … e
pressione di 1000 hPa,
sono necessari … grammi di
vapore acqueo per saturare
la massa d’aria.
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Vittorio Villasmunta
Facciamo una prova. Se
mantengo la pressione a
1000 hPa, e aumento la
temperatura dell’aria,
saranno necessari più
grammi di acqua o meno,
per saturare la massa
d’aria?
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Vittorio Villasmunta
Esercizio:
Pressione: 1000 hPa
Ricava il rapporto di
mescolanza alla saturazione
per le temperature di 10°C,
12°C, 15°C e 18°C.
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Si vede anche che una stessa
massa d’aria secca diventa
satura molto rapidamente a basse
temperature mentre, quando la
temperatura è elevata, può
“contenere” una quantità d’acqua
maggiore.
11 g
14 g
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20 g
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In una massa d’aria, quindi, può
esservi una quantità variabile
d’acqua.
Per esprimere sinteticamente quanta
acqua realmente è realmente presente
rispetto al valore massimo, usiamo
l’umidità relativa.
Quando diciamo che l’umidità relativa è
del 50%, intendiamo dire che vi è la
metà dell’acqua che potrebbe esserci al
massimo.
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Esempio: A 20°C, 1000 hPa, l’Ur è 50%
11 g
14 g
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20 g
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Applicazione pratica
Conoscendo temperatura, pressione e
umidità relativa, determinare
l’umidità assoluta dell’aria al
momento della misura.
In altre parole,vogliamo conoscere
quanta acqua realmente è presente
nell’atmosfera alla quota
considerata.
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•Pressione: 900 hPa
•Temperatura: 15°C
•Umidità relativa: 50%
900 hPa
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Cerchiamo l’isoigrometrica
passante per il punto
individuato:
900 hPa
Leggiamo sul bordo
inferiore il valore
indicato
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Poiché l’umidità relativa è
del 50%, il suo contenuto
reale d’acqua sarà:
12 x 50/100 = 6 g
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Esercizio
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isobare
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Scrivi i nomi delle linee rappresentate
…
…
…
…
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Riporto del vento
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Esempi di diagrammi
termodinamici
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Dove e come ?
• Partendo dal TEMP, riportando manualmente
punto per punto i dati sul diagramma.
• Su internet, già plottati.
• Utilizzando un software specifico
come, ad esempio RAOB, oppure Digital
Atmosphere.
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