Temporali e fenomeni correlati, tesina

Istituto d’Istruzione Superiore “Amaldi-Sraffa”

Liceo scientifico opzione scienze applicate

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Temporali

e

fenomeni correlati

Anno scolastico 2015/2016 Tesina di Maturità di:

Dennis Bianco

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Indice

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Introduzione

Capitolo 1: Le correnti convettive.................................................3

1.1 Le termiche............................................................................................3

1.2 L’instabilità............................................................................................4

1.3 Le correnti ascensionali........................................................................5

1.4 Le correnti discensionali.......................................................................6

1.5 Il collasso del temporale.......................................................................7

Capitolo 2: Le nubi cumuliformi.............................................................7

2.1 Cumulus-Cu............................................................................................7

2.2 Cumulonimbus-Cb...................................................................................8

2.3 Le nubi accessorie..................................................................................9

Capitolo 3: Le strutture temporalesche..................................................10

3.1 La cella singola.....................................................................................10

3.2 La multicella..........................................................................................11

3.3 La supercella..........................................................................................11

Capitolo 4: I fenomeni correlati...............................................................12

4.1 I fulmini.................................................................................................12

4.2 La grandine............................................................................................16

4.3 L’arcobaleno..........................................................................................17

Capitolo 5: Il temporale e la poesia: Pascoli........................................18

5.1 “Temporale”..........................................................................................18

5.2 “Il lampo”..............................................................................................19

Bibliografia

Ringraziamenti

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Introduzione

Il temporale è una perturbazione atmosferica locale, di breve durata, spesso accompagnata da raffiche di vento, rovesci di pioggia, grandine e scariche elettriche.

In Italia il fenomeno è molto frequente nel cosiddetto semestre caldo, durante il quale vi è maggior radiazione solare, ma è presente anche nel periodo invernale, soprattutto nelle regioni centro-meridionali.

Per prevedere un temporale, occorrono sia l’attenta analisi della situazione metereologica eseguita con l’ausilio di mezzi moderni come radar, satelliti e modelli matematici, sia l’esperienza e l’osservazione delle nubi e del vento “sul campo”.

Per evitare errori, è indispensabile l’interconnesione fra queste due metodologie, poiché il fenomeno dipende non solo dai fenomeni legati all’atmosfera, ma anche in gran misura dall’orografia dell’area geografica interessata e dalla presenza di grandi centri urbani.

Le correnti convettive

Le nubi temporalesche sono conosciute anche come “nubi convettive” o “nubi cumuliformi” e hanno la peculiarità di svilupparsi verticalmente.

Esse si riconoscono per l’aspetto minaccioso, la loro base scura e la sommità brillante.

1.1 Le termiche

Le termiche o celle convettive sono “bolle calde”, ovvero masse d’aria calda che si realizzano con differenze di temperature nella troposfera, la fascia dell’atmosfera a stretto contatto con la superficie terrestre, di spessore variabile tra gli 8 km ai poli e i 16-20 km all’equatore.

La troposfera è riscaldata dal suolo terrestre, che riceve a sua volta calore dalla radiazione solare.

La conseguenza è che nella troposfera la temperatura diminuisce con l’altitudine.

Le termiche danno vita ai cumuli quando una massa d’aria calda, immersa in una zona in cui l’aria ha temperatura più bassa, sale verso l’alto a causa della “Spinta di Archimede”, come una mongolfiera.

Infatti il peso specifico della massa d’aria calda è minore del peso specifico della massa d’aria fredda circostante.

Essa quindi è costretta a salire fino a quando non riesce a raggiungere zone dove l’aria che la circonda ha la sua stessa temperatura e quindi il suo stesso peso specifico.

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Perciò l’aria calda, essendo più leggera, sale di altitudine, si espande grazie alla minor pressione in quota rispetto a quella del suolo e si raffredda.

Il vapore contenuto nella bolla raggiunge la saturazione a causa del raffreddamento, tuttavia il calore latente ceduto alla nube nel processo di condensazione, va in parte a riequilibrare la perdita di calore subita dopo l’espansione, con il risultato che da quel momento l’aria satura in ascesa si raffredda in misura minore, perciò l’aria nella nube sarà ulteriormente più calda di quella circostante e subirà un’ulteriore spinta ascensionale.

1.2 L’instabilità

L’instabilità è la tendenza delle particelle d’aria ad accelerare verso l’alto dopo essersi sollevate dalla posizione originaria.

Questo parametro ci indica la predisposizione dell’atmosfera allo sviluppo di moti verticali.

Dal punto di vista fisico:

• Densità = Massa/Volume. Quindi se il volume aumenta e la massa rimane costante, diminuirà la densità. Come se le molecole di gas si trovassero improvvisamente in un contenitore più grande e più distanti tra loro, in altre parole meno dense.
• Se la temperatura aumenta, aumenterà anche l’agitazione termica delle molecole, le quali tenderanno ad espandersi causando un aumento di volume. Conseguentemente, rimanendo la massa del gas costante, la densità diminuirà.
• La massa d’aria molto umida è più leggera, poiché la massa del vapore acqueo (idrogeno e ossigeno) è minore della massa dell’azoto, che è l’elemento più abbondante di cui è composta la nostra atmosfera (78%). Quindi, se in una determinata area la componente in vapore acqueo (H₂O VAP) aumenta, avremo una diminuzione dell’azoto, allora la densità diminuirà perché la massa sarà ridotta.

Se ne deduce che più l’aria è umida, maggiore è la sua instabilità.

Il fenomeno della massa d’aria calda che sale è tipico di infiltrazioni d’aria più fresca che scorrono sopra il cuscino caldo-umido della Pianura Padana, quindi in condizione di instabilità atmosferica.

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Il riscaldamento di un’area avviene per il trasporto di aria calda da parte dei venti, quindi per avvezione calda, o attraverso il riscaldamento solare.

La convezione ottimale si innesca se le termiche hanno a disposizione un buon potenziale energetico, quindi la maggior parte del riscaldamento deve provenire dal sole.

Sarà dunque più produttiva una giornata soleggiata con 30°C piuttosto che una nuvolosa con 35°C.

Infine il livello di condensazione del vapore acqueo è chiaramente indicato dalla base piatta delle nubi temporalesche: maggiore è il contenuto di umidità nell’aria, minore sarà la quota di condensazione, perché sarà necessario un minor raffreddamento per portare la massa d’aria alla saturazione.

Le fasi di nascita e sviluppo del cumulonembo quindi risiedono esclusivamente nell’attività delle correnti calde ascensionali, le quali nei temporali più intensi raggiungono anche i 30 m/s, ma solitamente viaggiano agli 8 m/s.

1.3 Le correnti ascensionali

La nube allo stadio iniziale avrà ancora l’aspetto innocuo di un cumulo.

Tuttavia, l’accelerazione verticale delle correnti produce un risucchio dell’aria circostante sia dai lati, sia da sotto la base della stessa nuvola.

La corrente che alimenta la nube dal basso si chiama inflow ed è quella che diverrà corrente ascensionale nella nube, denominata updraft.

L’updraft raggiunge la massima velocità ad un’altezza pari a circa ⅔ dell’intera nube temporalesca, poi si attenua con l’approssimarsi della sommità, quindi il cumulonembo assumerà una forma ad incudine, nella quale si raggiungono temperature inferiori ai -20°C, la quale indica il raggiungimento dello stadio di maturità.

La forma ad incudine si ha perché le correnti calde, quando raggiungono il limite della troposfera.