Il clima e la sua classificazione - Materiali silsis | … · Web viewA causa dell’inclinazione dei raggi solari, data la forma sferica della terra, l’energia effettivamente ricevuta

__________________________________________Il Clima e la sua classificazione___________

OSSERVAZIONI METEOROLOGICHE

Le osservazioni principali riguardano la temperatura, la pressione e l’umidità dell’aria, la direzione e velocità del vento, le precipitazioni e la nuvolositàLe temperatura di un corpo è la misura dell’energia cinetica media posseduta dalle sue molecoleDovendo misurare tale energia per le molecole di aria è necessario isolare gli strumenti da qualsiasi radiazione diretta o diffusa proveniente dal Sole, dal suolo o da ostacoli vicini.

fig. 1 Capannina meteorologica.

La temperaturaIl termometro va posto all’interno della capannina meteorologica (a N, colore bianco, a 1,5-2 m da terra).La rappresentatività dei valori rilevati deve essere di almeno qualche decina di km intorno alla stazionePrincipio base è la variazione di volume di gas, liquidi o metalli al variare dello stato termico dell’atmosferaL’elemento termometrico più frequentemente impiegato è il mercurio che presenta variazioni di volume proporzionali alle variazioni di temperatura unitamente ad una buona conducibilità termica. (-38°C/+ 200°C).Le scale termometriche usate sono la Celsius (°C) e la Fahrenheit (°F).

40


CELSIUS:0°C = ghiaccio fondente100°C = vapori acqua bollenteFAHRENHEIT:32°F = 0°C e 212 °F = 100°C

T (f) = 32 + 9/5 t (C)Gli strumenti impiegati sono il termometro a massima ed il termometro a minimaTERMOMETRO A MASSIMA: termometro a mercurio con una strozzatura tra bulbo e canna, il mercurio che all’aumentare della T si dilata passa attraverso la strozzatura ma non riesce più a rifluirvi quando la T diminuisce.Il valore massimo raggiunto viene così registratoTERMOMETRO A MINIMA: termometro a alcol etilico con una sbarretta mobile che arretra seguendo il menisco del liquido durante l’abbassarsi della temperatura e rimane nel pto di minimo al successivo innalzamento termico

fig. 2: termometri a minima ed a massima (da Casati e Pace, 1992)

41


fig. 3: relazione tra temperatura giornaliera del suolo e temperatura giornaliera dell’aria (da Casati e Pace, 1992)L’entità dell’escursione termica diurna dipende soprattutto dall’intensità e dalla durata dell’insolazione, dall’intensità dell’irraggiamento tellurico e dalla natura della superficie.L’entità dell’escursione termica diurna dipende soprattutto dall’intensità e dalla durata dell’insolazione, dall’intensità dell’irraggiamento tellurico e dalla natura della superficie.Escursioni termiche molto ampie si rilevano alle basse latitudini durante la stagione estiva, con cielo sereno, assenza di vento, aria e suolo asciutti. Minime al contrario risultano le escursioni alle alte latitudini durante la stagione invernale con cielo coperto aria e suolo umidi.Mediando i valori termici osservati nelle 24 h si ottiene la temperatura media della giornata. Dai valori medi giornalieri si ricava successivamente la temperatura media mensile. Nelle indagini climatologiche è inoltre importante determinare anche i valori medi mensili delle temperature minime e massime giornaliere.Le carte delle isoterme (RIDOTTE A LIVELLO DEL MARE) su scala regionale, continentale o mondiale, assumono significato solo se basata su dati di più anni di osservazione.

La Pressione atmosferica

Si definisce Pressione Atmosferica il peso esercitato su ogni unità di superficie terrestre da una colonna di aria interposta tra questa superficie ed il limite superiore dell’atmosfera.L’esistenza della pressione atmosferica fu dimostrata da Torricelli nel 1643 con l’esperimento (materialmente eseguito da Viviani) che consentì di misurare il peso esercitato dall’atmosfera si 1 cm2 di superficie a livello del mare: esso risultò pari al peso di una colonnina di mercurio della sezione di 1 cm2 alta circa 760 mm.Da qui la consuetudine di esprimere la pressione atmosferica in mm di mercurio (Hg) corrispondenti all’altezza della colonnina di mercurio rispetto al livello libero del metallo nella bacinella (o pozzetto), assunto come zero della scala.

42


Fig. 4: principio di funzionamento del barometro (da Casati e Pace, 1992).

L’uso del mm è tuttavia impreciso per misurare una forza quale la pressione atmosferica.A tale unità di sostituì quindi nella pratica meteorologica il MILLIBAR (1 mb = 103 dine cm-2).La pressione normale di 760 mm di mercurio (a livello del mare a 0°C ed a 45° di latitudine) risulta pari a 1013,25 mb.Recentemente l’Organizzazione Meteorologica Mondiale ha adottato l’ettopascal (hPa) come unità di misura della pressione atmosferica. Un ettopascal equivale ad un millibar poiché il bar è equivalente a 105 pascal.Gli strumenti impiegati per la misura della pressione atmosferica sono il barometro a mercurio ed il barometro aneroide.BAROMETRO A MERCURIO:E’ un tubo di vetro chiuso alla sommità ed immerso in una vaschetta riempita di mercurio. Il livello raggiunto dal metallo nella colonna di vetro dipende dalla pressione che l’aria esercita sulla superficie libera del mercurio nella vaschetta: tale livello varia al variare della pressione.

43


Fig. 5: barometro a mercurio (Casati e Pace, 1992)

La lettura dell’altezza h non rappresenta ancora la pressione vera nel punto di stazione ma per rendere comparabili misure effettuate in stazioni diverse bisogna apportare correzioni che tengano conto della temperatura, dell’accelerazione di gravità, dell’eventuale errore strumentale. Per variazione volume mercurio in f(t) letture pressione ridotte a 0°C.L’accelerazione di gravità varia al variare della latitudine e dell’altitudine, così si riduce la misura a 45° di latitudine ed a livello del mare (0 m). La riduzione a livello del mare è per le sole stazioni ubicate a meno di 500 m di quota.

H + correzioni = h’

(h’=pressione vera nel pto di stazione)IL BAROMETRO ANEROIDE.

La parte sensibile dello strumento è costituita da una serie di capsule all’interno delle quali è stata tolta quasi completamente l’aria (= capsule aneroidi). Ogni capsula è formata da due membrane ondulate disposte parallelamente e distanziate da un anello rigido.Tali membrane si deformano elasticamente al variare della pressione atmosferica.All’interno di ciascuna capsula vi è una molla che equilibria la forza di pressione che tende a deformare la capsula stessa.Le deformazioni subite dalle membrane sono quindi amplificate con un sistema meccanico.Se il sistema di amplificazione è collegato con un indice mobile su di una scala tarata si ottiene un normale barometro aneroide altrimenti se il collegamento è con un sistema scrivente si ha un barografo.

44


fig. 6: schema di funzionamento del barometro aneroide

fig 7: carta isobarica

45


Il clima e la sua classificazione

Il clima è lo stato medio dell’insieme delle condizioni meteorologiche caratterizzati una data località, come risultato di flussi di energia e materia tra i sistemi atmosfera-oceano-litosfera-criosfera-biosfera.Gli elementi del clima (radiazione solare, temperatura dell’aria, pressione atmosferica, precipitazioni, umidità dell’aria e vento) sono i componenti meteorologici e risiedono nell’atmosfera.Per definire il clima di una località è necessario disporre dei dati di osservazione dei singoli elementi per un periodo di alcune decine di anni.Sugli elementi del clima hanno una grande influenza fattori cosmici e geografici.

I fattori cosmici:

Fig. a: Fattori astronomici che determinano le diverse stagioni ed i diversi climi.

46


Fig. B: Diversa insolazione della superficie terrestre in funzione della posizione orbitale. L’esempio del solstizio invernale.

Fig. C: diverso quantitativo di energia alla superficie in funzione dell’inclinazione dei raggi solari.

Nella zona equatoriale e tra i due tropici il Sole è allo zenit due volte all’anno; ai tropici un solo giorno. Nelle zone temperate il sole non è mai allo zenit ma ha altezza sull’orizzonte che varia durante l’anno. Nelle zone polari (= oltre 66° e 33’ di latitudine) si hanno 2 periodi di luce e di notte perpetui, la lunghezza dei quali varia con la latitudine.A causa dell’inclinazione dei raggi solari, data la forma sferica della terra, l’energia effettivamente ricevuta da un’unità di superficie orizzontale diminuisce con l’aumentare della latitudine ed è funzione dell’inclinazione dei raggi solari. In media sulla Terra la temperatura dell’aria diminuisce in ragione di circa 0,6°C al crescere di un grado di latitudine.

47


Fig. D: Carta globale delle isoterme (da Casati e Pace) calcolata sulla base delle temperature medie pluriennali registrate in diverse stazioni del globo e riportate a livello del mare (da Casati e Pace).

Se consideriamo la differenza di latitudine tra Ragusa ( 36° 55’) e Bolzano (46°30’), possiamo comprendere come in Italia le temperature invernali siano molto diverse tra il Nord ed il Sud della penisola.Confrontiamo ora le condizioni termiche di due località poste alla stessa latitudine: Napoli e New York, entrambe al 41° parallelo Nord.Le temperature medie sono:16,8° C (Napoli) e 12,3° (NY)Le medie di gennaio sono9°C (Napoli) e 0,1°C (NY)

48


Fig. E: carta globale delle Precipitazioni ottenuta elaborando dati medi pluriennali riportati a livello del mare (da Casati e Pace)

E’ necessario prendere in considerazione i fattori geografici del clima:1) differente distribuzione delle terre e dei mari e diverso calore specifico2) differente albedo3) influenza delle correnti marine4) orientazione delle masse continentali e dei grandi sistemi montuosi5) rilievo ed esposizione topografica6) presenza di laghi7) caratteri di suolo e vegetazione

In particolare per quanto riguarda l’azione mitigatrice esercitata dalle masse acquatiche ricordiamo il diverso calore specifico dell’acqua (si veda tabella sotto riportata).

49


ed inoltre si considerino tutti i fattori elencati nella figura sotto riportata:

Figura F: differente riscaldamento di zone continentali e masse acquatiche.

Altro fattore importante è la diversa albedo delle superfici e quindi la diversa capacità di assorbire o riflettere l’energia irradiata dal sole. Si considerino i valori della tabella sottoriportata.

50


La vicinanza-lontananza dal mare gioca inoltre un ruolo fondamentale nel ridurre o ampliare l’escursione termica giornaliera ed annuale delle diverse località Si veda di seguito l’esempio di La Spezia e Firenze.

Figura G: grafico relativo all’escursione giornaliera ed annua di due zone a diversa distanza dal mare (da Casati e Pace)

51


Criteri di classificazione climatica

La più nota tra le varie classificazioni climatiche è quella proposta in Austria da Wladimir Koppen nel 1918 e in seguito più volte modificata.Essa si basa fondamentalmente sulle temperature e precipitazioni medie annuali e mensili e i vari regimi climatici sono distinti facendo riferimento alla distribuzione della vegetazione naturale, rispecchiante abbastanza bene le condizioni climatiche.Furono distinti in questo modo 5 principali gruppi di climi corrispondenti ad altrettante classi di vegetazioni: le ulteriori suddivisioni di alcune di queste classi sono fondate sulla presenza o meno di stagione secca che a sua volta può essere l’invernale o l’estivaUn’altra classificazione è quella del geografo americano C. Warren Thornthwaite, proposta inizialmente nel 1931 e successivamente ripetutamente modificata.In essa si assume la vegetazione come indicatore meteorologico e si tiene conto non solo delle precipitazioni ma anche della evaporazione con l’introduzione di un indice (indice P/E). Questo si ottiene dalla somma dei dodici rapporti dei valori delle precipitazioni medie mensili P e delle evaporazioni totali mensili E. furono individuate 5 province climatiche in base all’umidità che è in relazione all’indice P/E.

52


La classe A riunisce i climi umidi della zona intertropicale nei quali tutti i mesi la temperatura è maggiore di +18°CNella classe B sono inclusi i climi aridi Nella classe C i mesotermici umidi in cui la temperatura del mese più freddo è compresa tra +18°C e -3°C Nella classe D i climi microtermici boreali con temp. di gennaio < di -3°C ma quella di luglio è > di +10°CNella classe E vi sono i climi polariOgnuno degli 11 climi è contraddistinto da una coppia di lettere: le maiuscole S, W, T, F significano rispettivamente Steppa, Deserto (dal tedesco Wuste), Tundra e Gelo (dal tedesco frost) mentre le minuscole indicano la mancanza (fehlt) o l’esistenza di una stagione arida in cui può cadere in estate (Sommer) o in inverno (Winter).

53


Alla classificazione di Koppen (risalente al 1918) ne seguirono successive versioni riviste da diversi autori. Riportiamo una delle più diffuse, quella secondo Strahler (1978)

54

Il clima e la sua classificazione - Materiali silsis | … · Web viewA causa dell’inclinazione dei raggi solari, data la forma sferica della terra, l’energia effettivamente ricevuta

Documents