Masse d’aria
Le masse d’aria sono grandi porzioni d’aria aventi le
medesime caratteristiche di umidità e temperatura.
mA
cP
Vengono classificate in funzione
delle località dove si originano
(regioni sorgente)
Sono individuate e classificate con
due lettere.
mP
c - continentali
m - marittime
mT
cT
P - polare
T – tropicale
A - artica
Le masse d’aria si muovono dalle loro zone di origine.
Le zone di contatto tra masse d’aria diverse prendono il nome di fronte.
1
Condizioni necessarie per la formazione
di masse d’aria

Una superficie le cui proprietà (temperatura e
umidità) siano relativamente uniformi.

Flussi divergenti che eliminino i contrasti e
producano masse d’aria omogenee.

Equilibrio tra il suolo e l’aria.
2
Tipi di Masse d’Aria

ARTICA (A)
– Si origina da un’area di alte pressioni permanenti in
corrispondenza del Polo Nord. Un debole flusso di aria
sul pack marino consente a quaesta massa d’aria di
formarsi. Generalmente è asciutta in quota e fredda e
stabile nei bassi strati.

ANTARTICA (AA)
– Regione dove si formano masse d’aria estremamente
fredde. Assume questa denominazione solo sul
continente Antartico. Prima che l’aria possa
raggiungere altre terre emerse, essa si modifica e
diviene aria Polare Marittima.
3
Tipi di Masse d’Aria

CONTINENTALE POLARE (cP)
– Ha origine nei territori dominati dall’anticiclone Russo-Siberiano o
Canadese. A causa dell’assenza di grandi bacini d’acqua, questa
massa d’aria è molto secca.

MARITTIMA POLARE (mP)
– Le aree di formazione di questa massa d’aria sono le aree polari
deglaciate intorno ai 60 deg latitudine, Nord e Sud. Queste masse
d’aria sono fredde e umide anche se il contenuto in umidità è
limitato a causa delle basse temperature.
4
Tipi di Masse d’Aria

CONTINENTALE TROPICALE (cT):
– Si forma su territori caldi e asciutti intorno ai 25o nord e sud tipo il deserto
del Sahara o il deserto Arabico o le aree interne dell’Australia. Come le
aree sulle quali essa si origina, l’aria sarà molto calda e asciutta.

MARITTIMA TROPICALE (mT):
– Si origina nella grande fascia degli anticicloni subtropicali L’alta pressione
vi permane per gran parte dell’anno favorendo il ristagno e la formazione
di grandi masse d’aria. L’aria è calda a causa delle basse latitudini e può
contenere grandi quantità di vapore.
5
Tipi di Masse d’Aria

EQUATORIALE (E)
– La regione di formazione è la cintura equatoriale compresa
tra i 10o nord e sud. A causa delle alte temperature e della
presenza di mari sempre caldi, essa ha delle temperature
calde e alti tassi di umidità. La massa d’aria è molto
instabile e forti temporali vi si manifestano durante tutto
l’anno.
6
Tipi di Masse d’Aria:
classificazione termodinamica

Fredda - COLD (k)
– La massa d’aria è più fredda della superficie
sottostante.

Calda - WARM (w)
– La massa d’aria è più calda della superficie
sottostante.
7
Regioni di formazione delle Masse d’Aria
8
Fronti
Si definisce “fronte” il bordo di confine tra due masse d’aria.
Le caratteristiche delle masse
d’aria a contatto possono essere
molto diverse (punto “A”) o molto
simili (punto “B”).
Cool
L
Cold
Warm
B
Cold
air mass
(e.g, cP)
L
A
Warm
air mass
(e.g, mT)
Cool
air mass
L’intensità del fronte dipende
dalle differenze di temperatura e
umidità tra le due masse a
contatto.
Maggiore e questa differenza più
grande sarà la potenzialità di tempo
molto perturbato .
9
Fronte
•Fronte:
sottile zona di
transizione tra due masse d'aria,
(non è però una superficie netta
come quella degli oceani) estesa
orizzontalmente per 100-200
Km e verticalmente per 1-3 Km.
•La zona di transizione presenta
discontinuità nelle grandezze
meteo, è molto sottile rispetto
alla sua estensione (100m-1Km)
ed è disposta obliquamente
•Nelle mappe i fronti sono sempre disegnati come appaiono in superficie (= al suolo)
•Non è detto che la differenza tra le masse d’aria sia solo termica: possono anche
esistere fronti dovuti a differenze di umidità ( densità)
10
Lo sviluppo di un ciclone
ha inizio con un
Fronte stazionario
11
Lo sviluppo di un ciclone
Fase di nascita
12
Lo sviluppo di un ciclone
Fase di maturità
13
Quando il fronte freddo
raggiunge il fronte caldo
ha inizio la
Fase di parziale occlusione
14
Durante la Fase occlusa
maggiori quantità di aria
calda vengono sollevate in quota
e la dimensione del settore caldo
diminuisce sensibilmente
15
La fase finale del ciclone.
L’aria calda è isolata in
quota e sovrasta l’aria
fredda sottostante.
16
Fronti
Ci sono 4 tipi di fronte.
Occluso
• Cold
L
• Warm
Caldo
• Occluded
• Stationary
Freddo
Stazionario
17
3-D Frontal Structure
18
Fronte caldo
•Prodotto dallo scorrimento dell’aria
calda sull’aria fredda (come piano
inclinato)
•L’aria calda si solleva e si raffredda
sino al punto di rugiada, 
condensazione del vapore acqueo
 nubi a carattere stratificato più
spesse (Ns  precipitazioni), poi
nubi via via più sottili (As, Ci, Cs)
•Evaporazione della pioggia 
aumento dell'umidità  nubi basse
(St, nebbie)
•Tipologie di fronte caldo: quelli a gradiente termodinamico stabile (nubi: strati
continui e compatti, con limiti superiori appiattiti e precipitazioni a carattere
continuo) e quelli a gradiente termodinamico instabile (saturo), nei quali la parte
superiore delle nubi basse forma rigonfiamenti che possono dare origine a Cb.
19
Struttura Tipica del fronte caldo



In an advancing warm front, warm air rides up over colder air at the
surface; slope is not usually very steep
Lifting of the warm air produces clouds and precipitation well in
advance of boundary
At different points along the warm/cold air interface, the precipitation
will experience different temperature histories as it falls to the ground
20
Warm front structure
21
Fronte freddo
•L’aria fredda essendo più pesante si
propaga a contatto con il suolo (per
attrito si forma il “naso”) e scalza
l’aria calda preesistente che è
costretta forzatamente a salire
•Salendo l’aria calda si raffredda
sino al punto di rugiada, 
condensazione del vapore acqueo
 nubi a carattere convettivo
(sviluppo verticale): Cu, Tc, Cb
•L’estensione verticale dello strato
freddo è modesta (max 2-3 Km)
•Tipologie di fronte freddo: se l'aria calda che precede l'aria fredda è convettivamente
stabile  nubi = Ns con forti precipitazioni e possibile presenza di nubi basse (Sc);
•Se invece l'aria calda è convettivamente instabile  nubi = Cb con forti rovesci e/o a
temporali, precipitazioni più intense ma in zone ristrette; dietro il fronte, Ac
22
Struttura Tipica del fronte freddo

Cold air replaces warm; leading edge is steep in fast-moving front
shown below due to friction at the ground
– Strong vertical motion and unstable air forms cumuliform clouds
– Upper level winds blow ice crystals downwind creating cirrus and cirrostratus

Slower moving fronts have less steep boundaries and less vertically
developed clouds may form if warm air is stable
23
Cold front structure
24
Fronte occluso
•A mano a mano che il settore caldo si chiude fino quasi a scomparire dalla superficie
del suolo ed a rimanere solamente in quota, si forma il fronte occluso
•Si distingono due tipi di occlusioni:
fredda (l'aria dietro al fronte freddo è più fredda di quella davanti al fronte caldo 
agisce come un cuneo  il fronte al suolo ha carattere freddo)
calda (l'aria dietro al fronte freddo è più calda di quella davanti al fronte caldo 
sale sopra  il fronte al suolo ha carattere caldo) .
In ogni caso, l'aria calda è
sempre sollevata dalla
superficie.
25
Il fronte Occluso
An occluded front defines the portion of frontal area where the
cold front has overtaken the warm front and pushed it aloft.
Occluded fronts are associated with:
• Both warm front and cold front
weather characteristics
“Triple point”
• The worst weather with
an occluded front is
located where the cold
and warm fronts meet
at the surface: the triple point.
26
Occluded Front
There are two types of occluded fronts: warm, and cold.
Warm occlusion
warm
cool
cold
Cold occlusion
warm
cold
cool
Warm occlusions:
• Milder maritime polar (mP) air overtakes
colder continental polar (cP) air.
• Warm occlusion weather is similar to
that of a warm front.
• More steady, less showery precipitation.
Cold occlusions:
• Colder cP air overtaking milder mP air.
• Cold occlusion weather resembles warm
frontal weather before the front passage,
and cold frontal weather during and after
passage.
27
Stationary Front
A stationary front has essentially no movement (the
advancing cold front has “stalled out”).
Stationary fronts are associated with:
• East-west orientation.
• Normally clear to partly
cloudy skies.
• Normally little or no
precipitation.
Cool
Warm
North
28
Stationary Front
Stationary Front
Overrunning
Warm
moist
Stationary fronts:
• Normally have “good” weather
associated with them.
Exceptions:
• If a new pulse of cold air moves in from
the north, the cold front can begin to
advance and a new low can form on the
frontal boundary.
• If warm, moist air overruns the frontal
boundary, widespread cloudiness and
light precipitation can cover a vast area.
29
Esempio di mappa: alluvione Piemonte 2000
Depressioni
Fronti caldi
Fronti freddi
30
Pressure Systems
There are two types of pressure systems: Highs and Lows
H
A “high,”or anticyclone, is an area of high pressure
around which the winds blow clockwise in the
northern hemisphere (counterclockwise in the
southern hemisphere.) High pressure is associated
with sinking, more dense air.
L
A “low,”or cyclone, is an area of low pressure
around which the winds blow counterclockwise in
the northern hemisphere (clockwise in the southern
hemisphere.) Low pressure is associated with rising,
less dense air.
31
Pressure Systems: Isobars
20
16
12
04
24
96
H
L
994
1025
08
1008 hPa
00
996 hPa
Lines of equal pressure
are called “isobars.”
Isobars are usually drawn in 4 hPa increments.
 Denoted by a solid black line, labeled as shown.
 The highest and lowest pressure values within highs and lows
are are depicted next to the “H” or “L” label.
32
Pressure Systems and Fronts
Pressure systems and fronts have a direct relationship
A low pressure area forms where the
cold and warm front meet.
High pressure
defined by the air
mass “moving in”
(Cool)
L
H (Cold)
(Warm)
(time)
H
Cold
air mass
(e.g, cP)
L
Cool
air mass
As the system develops, the position
of the low moves away from the cold
and warm fronts.
Warm
air mass
(e.g, mT)
33
Pressure Systems
New Lows frequently form at the “triple point.”
L
This low “fills”
(dissipates) over time
L
(time)
H
Original
Low
H
L
L L
New
Low
(time)
The “original low” fills and
a new system moves off to
begin the cycle again.
34
Pressure Systems: Isobars
Wind barbs define wind direction and speed on a synoptic chart...
20
16
12
04
24
H
1025
08
00
96
L
994
…and also help define frontal boundaries 35
36
Clouds and Fronts - Example
L
Cirrostratus
Altostratus
Nimbostratus
Stratus (fog)
Altocumulus
Altostratus
Cirriform
Stratocumulus
Cumulus
Stratocumulus
Cumulus
Cumulonimbus
Altocumulus
Cirrocumulus
37
Meccanismi di formazione delle nubi
e loro classificazione
38
Meccanismi di formazione delle nubi
39
Individuare:
•
•
•
•
Convezione
Sollevamento
topografico
Convergenza
Sollevamento
frontale
40
Individuare:
•
•
•
•
Convezione
Sollevamento
topografico
Convergenza
Sollevamento
frontale
41
Individuare:
•
•
•
•
Convezione
Sollevamento
topografico
Convergenza
Sollevamento
frontale
42
Individuare:
•
•
•
•
Convezione
Sollevamento
topografico
Convergenza
Sollevamento
frontale
43
Classificazione delle nubi
• Classificazione con nomi latini in base alla forma:
cirrose, cioè fibrose (cirrus=capello) perché formate da ghiaccio
a strato cioè più sviluppate orizzontalmente che verticalmente, anche disposte in più
strati, con w  5 cm/s
cumuliformi cioè a sbuffo, ricoprenti aree ristrette, associate con forti w  30 m/s o più
• In base all’altezza della loro base:
alte (7-18 Km), con T < -25 °C formate completamente da ghiaccio
medie (2-7 Km), con (-25 < T < 0) °C composte da acqua sopraffusa talora mista a
ghiaccio
basse (0-4 Km), con T > -5 °C composte da goccioline di acqua
a sviluppo verticale (0-3 Km), iniziano alla quota LCL
• E le sottospecie in base alle caratteristiche somatiche:
castellanus con sviluppi torreggianti congestus stipate in mucchi
fractus frastagliate
lenticularis a forma di lente
tondeggianti
humilis poco sviluppate verticalmente
mammatus
con
protuberanze
uncinus a uncino
44
Atlante delle nubi
45
Nubi alte

Nubi alte
– Bianche
di
giorno;
rosse/arancio/gialle all’alba e
al tramonto
– Composte da cristallini di
ghiaccio
– Cirrus
– Cirrocumulus
– Cirrostratus
46
Nubi alte: cirri
Cirrus (Ci) trasparente filamentosa a forma di trecce di seta, delicata, detta “a coda
di cavallo”; i filamenti sono dovuti ai forti venti che disperdono i cristalli di
ghiaccio; non impedisce le ombre
47
Cirrocumulus
•Cirrocumulus (Cc) piccoli globi tondeggianti bianchi disposti in modo
ondulato, raramente coprono tutto il cielo; non impediscono le ombre
48
Cirrostratus
•Cirrostratus (Cs) quasi trasparente, lascia passare (più o meno) il sole, forma un sottile
velo (o lenzuolo) bianco che ricopre parzialmente o totalmente il cielo; non impedisce le
ombre
49
Nubi medie

Altocumulus
–
–
–
–
<1 km spessore
Goccioline di acqua
Grigie, cumuliformi
Differenze dai cirrocumuli
» Cumuli più grandi
» Maggiore contrasto

Altostratus
– Grigie, grigio-blu
– Spesso coprono tutta la volta
– Il sole o la luna si intravedono
50
Altostratus
•Altostratus (As) strati grigi uniformi che possono ricoprire tutto il cielo, di spessore tale
che possono oscurare totalmente il Sole o creare aloni; possono dare piogge leggere
51
Altocumulus
•Altocumulus (Ac) macchie o sbuffi a volte ondulati o a bande parallele (dovuti a onde
anche non orografiche), di dimensioni > Cc, con contorni netti (vapore acqueo), a volte
disposti in più strati
52
Nubi basse

Strati
– Uniform, gray
– Resembles fog that does not reach
the ground
– Usually no precipitation, but light
mist/drizzle possible

Stratocumuli
– Low lumpy clouds
– Breaks (usually) between cloud
elements
– Lower base and larger elements
than altostratus

Nembostrati
– Dark gray
– Continuous light to moderate rain
or snow
– Evaporating rain below can form
stratus fractus
53
Nimbostratus
•Nimbostratus (Ns) a cavallo tra le nubi medie e quelle basse, a distesa frastagliata
grigioscura (tra Sc e St) perché moderatamente spessa, provoca piogge diffuse e continue
deboli o moderate; a volte sono associate con Cb provocando piogge “a rovesci” alternate
a piogge più deboli ma persistenti
54
Stratocumulus
•Stratocumulus (Sc) a forma di grossi sbuffi o rotoli separati da aree di cielo sereno, a
volte disposti ondulati in presenza di onde atmosferiche anche non orografiche, raramente
apportano piogge
55
Stratus
•Stratus (St) distesa uniforme grigia coprente tutto l’orizzonte ed anche i picchi delle
colline (nebbia alta), a volte può “scendere” fino a terra (nebbia), produce solo pioviggini
56
Nubi a sviluppo
verticale

Cumuli
– Puffy “cotton”
– Flat base, rounded top
– More space between cloud
elements
than
stratocumulus

Cumulonembi
– Thunderstorm cloud
– Very tall, often reaching
tropopause
– Individual or grouped
– Large energy release from
water vapor condensation
57
Fair weather cumulus cloud development





Air rises due to surface heating
RH rises as rising parcel cools
Cloud forms at RH ~ 100%
Rising is strongly suppressed at base of subsidence inversion produced
from sinking motion associated with high pressure system
Sinking air is found between cloud elements
– Why?
58
Fair weather cumulus cloud development
schematic
59
Cumulus
•Cumulus (Cu) somiglia a sbuffi di cotone che punteggiano il cielo; il loro spessore segue
il ciclo della radiazione solare, con copertura maggiore dopo mezzogiorno e
dissolvimento verso sera; non danno pioggia; poiché LCL dipende da RH  umidità del
suolo, la loro distribuzione e spessore dipendono dalla superficie (meno frequenti su
mare, neve, …)
60
Cumulus imponens
•Cumulus congestus (Tc) quando l’atmosfera è mediamente instabile, l’estensione
verticale del Cu tende a crescere e la nube assume il tipico aspetto a cavolfiore; può
causare rovesci isolati
61
Cumulonimbus
•Cumulonimbus (Cb) quando le correnti ascendenti nei Tc raggiungono la tropopausa ed
invertono il loro percorso, si formano i Cb; le forti correnti discendenti generano
precipitazioni molto intense (ma brevi), anche nevicate o grandinate; a volte compare
l’incudine per distensione dell’aria in salita nella tropopausa e/o stratosfera
62
Orographic clouds





Clouds can also be
caused by mountains
or hills
Result to air flowing up
and over mountains
which
causes
condensation to occur
and clouds to form
Forced lifting along a
topographic
barrier
causes
air
parcel
expansion and cooling
Clouds
and
precipitation
often
develop on upwind
side of obstacle
Air dries further during
descent on downwind
side
63
Nubi lenticolari e a bandiera
• Nubi lenticolari o da onde orografiche: create dall’ondulazione delle correnti che valicano le
montagne quando nella cresta dell’onda si oltrepassa il LCL; hanno forma a lente e rimangono quasi
stazionarie perché le onde che le generano rimangono tali; data l’altezza, sono Ac; tipiche sottovento
a grosse catene montuose (es: Alpi in condizioni di foehn). Talora queste nubi si formano solo vicino
al picco estendendosi per un po’ sottovento, e sono dette nubi a bandiera.
64
Lenticular Clouds



Lenticular means “like a lens”
Looks like flying saucers
Forms from air rising up a mountain
65
Lenticular clouds
66
Nubi non troposferiche
• Nubi madreperlacee coloratissime,
presenti nell’alta stratosfera (dove T
 0 °C  vapore acqueo solido o
sopraffuso), di forma velata e
cirriforme, visibili solitamente alle
alte latitudini meglio se d’inverno ed
al tramonto; di genesi ed evoluzione
misteriosa
• Nubi
nottilucenti
ondulate,
cirriformi,
presenti
nell’alta
mesosfera (T < -50 °C ), composte da
ghiaccio depositato su polvere
(rilasciati dai meteoriti??), molto rare
e visibili esclusivamente alle alte
latitudini subito prima dell’alba o
dopo il tramonto
67