CIRCOLAZIONE ATMOSFERICA GENERALE

🔹Buongiorno amici di Serenissima Meteo 🔹

Questa mattina vi proponiamo un’interessante articolo di didattica meteo:

CIRCOLAZIONE ATMOSFERICA GENERALE: parte prima.
di Puppo Francesco

Da prolungati periodi di tempo soleggiato e temperature primaverili, ad improvvise interruzioni di eventi meteo perturbati, calo delle temperature e della pressione che nell’insieme vanno a definire quello che la collettivamente viene chiamato “brutto tempo”. La meteorologia che caratterizza un determinato luogo geografico è infatti diretta conseguenza ed effetto dell’estrema dinamicità della nostra atmosfera, dei suoi meccanismi e principi, ma soprattutto delle sue proprietà fisiche, oltre che chimiche che contribuiscono a renderla un sistema complesso, ma affascinante al tempo stesso.
La circolazione atmosferica generale viene considerata in meteorologia come l’insieme di quei meccanismi fisici che l’involucro gassoso attorno la Terra attiva per equilibrare le differenze bariche (cioè riguardanti la pressione atmosferica) e termiche, instaurate e situate su regioni della superficie terrestre. Ecco che il principale strato atmosferico coinvolto in tale processo risulta essere proprio la troposfera, cioè la parte di atmosfera con un’altezza dal suolo di circa 8-15 km dove si concentrano intensi fenomeni di circolazione aerea quali correnti e venti con la funzione di apportare una completa uniformità pressoria e di temperatura sulla superficie del pianeta.
Analizziamo ora più nel dettaglio cosa provoca tali differenze termico-bariche e cosa regola quindi i citati meccanismi di circolazione.
Il motore fondamentale della circolazione a scala globale è il Sole, o meglio, la sua radiazione elettromagnetica che raggiunge la Terra; infatti i raggi solari impattando sulla Terra, da ritenersi quasi di forma sferica, vengono assorbiti con diversa inclinazione, e ciò determina una distribuzione energetica in funzione della latitudine; cioè una stessa quantità di radiazione, viene distribuita su una superficie sempre più estesa man mano che ci si sposta ad elevate latitudine. Questo permette un maggior riscaldamento nella fascia equatoriale rispetto a quella polare. Infatti l’inclinazione della Terra di 23° rispetto alla perpendicolare del piano dell’eclittica (cioè il piano ideale su cui poggia il Sistema Solare) fa in modo che nella zona fra i due tropici i raggi incidano quasi perpendicolarmente sulla superficie; al contrario, alle alte latitudini l’angolazione diviene sempre più marcata, quindi la quantitá di radiazione ricevuta su metro quadro dal terreno detto anche flusso radiante, risulta inferiore rispetto alla fascia equatoriale; sempre per tale motivo tra il circolo polare artico e il polo nord, e analogamente 6 mesi dopo nel polo sud, si realizza il periodo semestrale di buio durante nel quale vi è la totale assenza di radiazione. Questi fattori concorrono a formare il bilancio radiativo globale, che si è osservato essere nettamente positivo alle basse latitudini, mentre risulta negativo verso la fascia polare. Ora è logico pensare che l’aria all’equatore aumenti costantemente il surplus energetico mentre ai poli, per gli stessi motivi, aumenti quello negativo; nella realtá non è così: l’atmosfera infatti interviene proprio per “livellare” questa disomogenea distribuzione termica , rimuovendo il surplus di calore dalla fascia equatoriale per compensare il deficit energetico delle zone polari.Come si realizza tutto ciò?
Questo livellamento trova il suo motore in primis dai fenomeni di convezione molto attivi alle latitudini equatoriali a causa del forte irraggiamento; ciò porta all’ascesa e raffreddamento adiabatico delle masse d’aria, e quindi alla loro successiva condensazione; in questa fase viene però liberato il calore latente di evaporazione che rallenta il raffreddamento verticale. Ipotizzando che la Terra non si muovesse, ci sarebbe una unica grande e semplice circolazione di aria per cui le masse d’aria presenti nei bassi strati all’ equatore si porterebbero in quota perchè più leggere per poi essere trasportate verso i poli raffreddandosi durante il percorso; qui discenderebbero verso la superficie perchè più dense; si rimpiazzerebbe così l’aria fredda in uscita che nel frattempo si era mossa verso l’equatore chiudendo in tal modo questo elementare circuito termico.
Tuttavia come è noto, la Terra compie un moto di rotazione attorno il proprio asse e per tale motivo i flussi atmosferici sono soggetti alla forza apparente di Coriolis che fa parte della complessa equazione di conservazione della quantità di moto. Il fisico francese Gustave de Coriolis, da cui questa forza trae il nome, per primo descrisse la forza apparente che consiste, per il nostro emisfero e per un osservatore posto sulla Terra, in una deviazione verso destra di un oggetto in movimento con direzione equatore-polo, mentre la deviazione avviene a sinistra nell’emisfero australe. La fisica ci insegna che tale deviazione si osserva solo sulla Terra e non dallo spazio (da qui l’aggettivo forza apparente). Riassumendo, per la forza di Coriolis e per gli altri termini dell’equazione di conservazione della quantità di moto come la forza di gradiente, si generano dei venti detti geostrofici che alle latitudini attorno ai 30 gradi risultano molto intensi ed orientati da ovest verso est; tali flussi di intensità crescente con la quota, sono chiamati westerlies (dall’inglese, “venti occidentali”), presenti quindi in ambedue gli emisferi. I venti occidentali più importanti, sono quelli inseriti tra due celle principali della circolazione atmosferica planetaria quella di Hadley e la cella di Ferrel, a cui si aggiunge più a nord di latitudine la cella polare; altri venti più deboli, ma nord orientali chiamati Alisei appartengono invece solo alla cella di Hadely. Quindi, con una visione più aderente alla realtà vediamo che si formano celle più complesse di quella semplice esaminata in precedenza. Le prime due celle sovrintendono al tipo di circolazione atmosferica che troviamo alle medie latitudini, ove le westerlies, come detto, occupano un ruolo determinante: infatti spirando da ovest verso est, a causa dell’interazione con l’orografia che trovano nel loro percorso, generano delle ondulazioni con ampiezze lungo i meridiani chiamate onde di Rossby. Tali ondulazioni favoriscono i trasferimenti di aria fredda polare da nord verso sud e altrettante risalite da sud verso nord di aria calda subtropicale o equatoriale. Infine oltre il trasferimento meridiano delle masse d’aria, le onde di Rossby fungono da nastro trasportatore; infatti ruotando continuamente, come un serpentone attorno alla Terra, trasportano i principali sistemi frontali che in gran parte costituiscono il tempo meteorologico che noi tutti conosciamo.
PS: per una maggiore comprensione dei parametri meteo fare riferimento agli articoli sulla Radiazione Solare e la Temperatura, presenti nel sito e nella pagina Facebook di Serenissima Meteo.

CICLOGENESI E CICLONI EXTRATROPICALI nel prossimo articolo. A presto!