Riassunto di meteorologia

Cap atmosfera 1

Caratteri generali

L'-. Caratteri generali strato gassoso avvolge la Terra fino ad altezza di 700 000 km. L'→ un' esclusivamente. La meteorologia si riferisce ai fenomeni confinati nei primi 10-20 km.

Origini dell'atmosfera terrestre

I He, H dell'atmosfera primitiva, cita fa, sfuggirono 4.6 H e due di anni primi e }, , , . , dissociati ed mentre NH3 da alte energie solari nel cosmo.

• Outgassing: gas intrappolati all'interno sfuggono tramite aperture vulcaniche, CO2, vapore acqueo ed azoto.
• Raffreddamento: contemporaneamente la Terra condensò vapore in fiumi, mari, H2O liquida, CO2 in dissoluzione.
• Azoto diventa principale atmosfera, mentre H2O dissociavano in Uv raggi, H disperso nel cosmo e O2 a formare ozono.
• Con la vita si sviluppa formazione ozonosfera protettiva, O2 viene emesso.

Importanza dell'atmosfera

• Enorme attrito con gas atmosferici provoca disintegrazione di meteoriti di piccole dimensioni.
• Blocco delle radiazioni nocive grazie ad ozono stratosferico.
• Differenze di pressione e temperature permettono grandi movimenti di masse d'aria e quindi omogeneità del sistema solare, escursione termica minima.
• Mantenimento delle temperature favorevoli limitando radiazione a causa dell'effetto di serra.

Struttura verticale dell'atmosfera

Gli strati verticali vengono identificati in base al gradiente termico verticale e ai fenomeni/caratteristiche chimiche, fisici, reazioni.

Aspetti generali atmosfera standard

• Pressione s.l.m.: 101.325 Kpa.
• Temperatura s.l.m.: 288.15 K.
• Gradiente verticale troposferico: -6.5 °C/km.
• Altezza troposfera: 11 km ±.

Troposfera

Troposfera: suolo -6.571 km. Strato termico adiacente al suolo → risolini di spessore con gradiente e con un rimescolamento elevato verticale, caratteristiche prevalentemente del suolo e relativi fenomeni grazie a capacità.

I fenomeni a scala giornaliera della troposfera sono determinati dallo strato iniziale: Planetary Boundary Layer (PBL), ovvero primi 1-1.5 km di altezza.

Planetary Boundary Layer - PBL

Rimescolamento attivo strato caratterizzato da attrito causato dall'attrito viscoso dell'aria sul suolo, nudi, dovuti a riscaldamento locale convettivi. Assorbe calore e vapore emessi da superficie.

8 ' del PBL ha rimescolamento turbolento costante ma altezza non è: dipende da interni.

↳ Max estensione fino a 2 km di giorno, mentre di notte < 100 m.

Rimescolamento turbolento molto attivo. PBL si divide in:

• Boundary layer LBL: strato turbolento, Laurina, aderente al suolo, pochi mm di spessore.
• Surface Layer SE: turbolento, turbolenze causate anche da attrito, massime con suolo. Di giorno si eleva fino a 100 m, ma a volte meno.

Peculiarità della troposfera

Gradiente costante di equilibrio 6.5/1 km: più si sale più la termica è minore, non è il modulo, il gradiente in temperature.

↳ La notte il suolo si raffredda rubando calore ai primi metri di aria, invertendo il gradiente termico. Di giorno invece il suolo surriscaldato rilascia il calore, riportando il gradiente negativo.

Grtdie ne termico, Gradiente ' di notte, termico dì giorno, li i\ i\ i\ i\ \ ' . Fascia in cui il suolo sottrae calore all'aria soprastante, en /, - in- i- _-.

• L'estensione verticale varia da 7-10 km sui poli a 8 hm e 12 km sull'equatore.
• La temperatura al confine superiore varia dai -75 °C sull'equatore ai -50 °C sui poli.
• Contiene quindi quasi tutto il vapore acqueo e 'nubi, 75% esse precipitazioni racchiusa in e dell'aria.

Stratosfera

Costituita da strato superiore alla troposfera, delimitato tramite la tropopausa, dove esse, il primo strato di 10 km, secondo strato dove la temperatura è costante ed un aumenta con la quota dove la temperatura tra 25 e 30 km nella ozonosfera.

• Rispetto alla troposfera ha quantitative limitate di vapore ma quantità enormi di ozono.
• Generalmente non c'è rimescolamento verticale a causa dei bruschi gradienti tra stratosfera inferiore e troposfera superiore.
• Le particelle hanno tempo di residenza di qualche anno.
• Aumento di temperatura governato da radiazioni UV nella fascia 20-50 km.
• Circolazione zonale con venti orientali in estate ed occidentali in inverno, movimento meridiano limitato che porta a ridistribuzione ozono.

Mesosfera

Mesosfera: si estende da quota 60 a 70/80 km di altezza e la temperatura torna a decrescere. Questo rimescolamento verticale è favorito, quindi genera le nubi. Le nubi lucenti sono causate da molti pulviscoli che fungono da nucleo di condensazione.

NB: troposfera + stratosfera + mesosfera, ovvero omosfera, rimane composizione costante circa con quota, eccetto componenti minori.

Termosfera

Termosfera etero: si estende sopra la mesosfera, strato superiore anche centinaia di km, le temperature oscillano tra giorno e notte. I gas sono ridistribuiti per peso molecolare; oltre circa 700 km il libero cammino medio delle particelle è di centinaia di km.

Nella zona più bassa predominano azoto e ossigeno molecolare, oltre ossigeno atomico, che da foto dissociazione, nella zona superiore quasi esclusivamente ossigeno atomico. Tempo medio di residenza →.

Cap Terra nel sistema solare 2

Caratteristiche del Sole

Caratteristiche del Sole: nato 4.6×10⁹ anni fa, composto da 74% H, 25% He e 1% azoto, ossigeno, carbonio, silicio. Emette circa 38×10²⁶ W di energia derivante da una fusione termonucleare. Solo nel nucleo ha una F- ad R raggio, 1.5×10⁶ K; nucleo a un H e He. Il 65% interno, cannato, presente prevalentemente, pari a 1.5×10⁵ km, è il suo e l'He viene usato per la produzione.

Attorno al nucleo esiste zona radiata, circondata a sua volta dalla zona convettiva. In quanto A ' trova 7.5×10 km visibile la fotosfera, è invece zona interna, gli stessi fotoni presenti in strati sottostanti si rendono invisibili.

Il Sole possiede una sorta di atmosfera, ovvero somma: cromosfera e corona. Si estende durante le eclissi, quando E oscurata, visibile fino a 100 raggi solari distanza dalla zona centrale del Sole.

La temperatura di irraggiamento del Sole è calcolata come se fosse un corpo nero: PS, F- circa 5800 K.

Variazioni orbitali della radiazione

Emissione totale radiazione solare = S per ciascuna frequenza.

• Distanza dal Sole = un punto.
• R = distanza di un punto sul raggio di una sfera.
• Q(r) = flusso radiante per unità di area.

? ITR Q(r) ha che, dato S, Q(r) 4 ciò nsi -= =-: tra 4. Il valore misurato dalla Terra con satelliti è: 1360 W/m, Mma, r = distanza. Considerando la distanza tra due corpi si calcola che: S = 3.8×10²⁶ W.

NB: nonostante venga erroneamente definita costante solare, in meteorologia Q solare è la costante solare.

Costanti solari dei pianeti

Costanti solari dei pianeti vicini: Tr distanza Sole-pianeta, data la radiazione incidente, NB Q costante non coincide con S, ma è direttamente proporzionale alla superficie del disco di pianeta, detto anche intercettazione. Per un pianeta sferico grossomodo equivale al disco, mentre la superficie sua esposta alla radiazione sarà per unità area solare 4.

Q' Qpx ITRQ . = -=- 4 ITRZ area ↳ QIR. Per Mma equivale a Hm? quanto detto, la radiazione media Terra che raggiunge è 340 = = 4.

Fattori geometrici della variazione stagionale

Perielio: la Terra ruota attorno al Sole in un'orbita ellittica, il punto più vicino al Sole è 3 gennaio. Mentra il punto più lontano al Sole sponde a luglio: Afelio.

Siccome la radiazione incidente è inversamente proporzionale alla distanza, all'afelio essa è minore del 3.5% rispetto alla media.

L'effetto dominante nella variazione stagionale deriva dall'angolo che l'asse terrestre presenta al Sole e dall'obliquità, definita come variazione attorno al suo vuoto durante ellittica. E ad ora simile: 4=23-50. Il valore misurato rispetto al suo è arte a Z.

Questa inclinazione determina direttamente la distribuzione delle stagioni e delle zone climatiche. Il valore dell'angolo non è sempre costante: milioni di anni fa è cambiato di 2.30, innescando profondi cambiamenti al clima globale.

Il terzo fattore variabile è la longitudine del perielio, ovvero la longitudine a cui esso si trova, il punto del perielio, direttamente di fronte al Sole ovvero del giorno, quando la Terra è alla minima distanza dal Sole. Essa varia di 3600 in 21000 anni e comporta forti variazioni climatiche.

Equilibrio e temperatura di radiazione

Pianeti come Marte, Venere e Terra non presentano fonti interne di energia tali da influire direttamente sull'equilibrio termico sotto forma di radiazione solare. Energia arriva ma, restante 30% viene dispersa nello spazio, il 70% raggiunge e riscalda: atmosfera, oceani e continenti.

Se tutta l'energia rimanesse nella stessa atmosfera, in realtà si surriscalderebbe; parte dell'energia viene eliminata in uscita sotto forma di radiazione elettromagnetica dalla Terra, in gran parte riflessa. Considerando che 30% = 0.3, si avrà D=a grazie alle energie con.

Legge di Boltzmann

Legge di Boltzmann per radiazione elettromagnetica: energia emessa da corpo → costante di Boltzmann e temperatura del corpo. Salvo ulteriori dissipazioni, considerando il flusso di energia solare intercettato dalle terre, la costante di Boltzmann vale 5.67×10^-8 Wm, vale di la Boltzmann checher 4=0-3, avrà si ✓ = ie, 2µs.

La della terza vela, temperatura di equilibrio: ¥ "rttemesse (a) 1- terrà =. → equivale '8 energie emesse ¥04) alla temperatura di equilibrio di porzione di energie radiative solare in assenza di atmosfera, captata e poi idealmente rispedita completamente nello spazio: 18 °C, pe 255 K = -== 6.

In presenza di atmosfera, la temperatura superficiale della Terra, Tsup, in realtà è ben 15 °C. Atmosfera 288.15 K. Questo spiega la temperatura maggiore.

Equazione di Wien corpo nero

Per l'equazione di Wien di massima emissione del corpo nero: qmkl Imax [T 2897=- 2897 dmax = T2¥ Imaxte 10 pmineriscase: si == te 288.15.

La 7 ricade completamente nello spettro dell'assorbimento atmosfera, innalzando la temperatura di Marte, ! stessa.

Inerzia termica dell'atmosfera

Inerzia termica dell'atmosfera: 8 "' dell'inerzia termica dell'atmosfera è la lentezza con cui la temperatura varierebbe, se l'atmosfera stesse impattata esclusivamente dalla radiazione solare, al variare del carico energetico quasi. Vale la relazione:

I M (specifico ← calore del corpo = p- → T. Inerzia termica del corpo, masse del corpo, eventuale temperatura del corrisponde a un'incremento. Della dimostrare che può variare a: corpo) HerC-) Atlt Ito i= tempo µ l' incremento immediato diminuzione di T nel tempo di tMcptv [32 giorni == ' r' atmosfera Te.

Se ipotizza calcoli che 4T portano ad un innalzamento di 1 K, dopo 32 giorni si riceve un, dopo 100 sarà 0.37 K, dopo giorni sarà impercettibile.

Per questo la zona bassa dell'atmosfera non risponde in maniera eccessivamente sensibile alle variazioni di irraggiamento solare tra giorno e notte. Soggette invece a variazioni stagionali sostanziali generano variazioni della temperatura della bassa atmosfera.

NB: anche se l'oceano scambia calore con l'atmosfera, si considera come corpo. Per questo il valore di effetto dice che l'oceano ha 38 giorni. Cr limita tema di zone coperte in superficie, mitigatore stagionali rispetto a variazioni.

Albedo

Albedo: rapporto tra radiazione riflessa e radiazione incidente totale, A = Eradiazione/Rradiazione = 1. Per la Terra il valore medio dell'albedo è 0.3 = 30%; non è costante, valore a un canale. Inoltre infatti dipende anche da stagioni, minimo tra gennaio e massimo a luglio. Dipende infatti anche dalla latitudine, nuova copertura nuvolosa dei continenti.

Aumenta verso i poli. Oao o= a- E+I vèJ in Èee ↳ xetti ei prevalente Est 2I àE Oceani ¥I 7 Asimmetria EzL' È della quella risulta, mentre albedo planetaria superficiale non simmetrica, causa della dei nubi.