L`acqua nell`atmosfera

L’umidità atmosferica
Quando parliamo di umidità, ci riferiamo a uno dei vari modi di
specificare il contenuto di vapore acqueo nell’atmosfera
•Umidità assoluta = massa di vapore presente per unità di volume espressa in
grammi/metro cubo. Si può figurare come la densità di vapore
•Umidità specifica = massa di vapore contenuto in una unità di massa di aria (aria
secca più vapore) espressa in grammi/kilogrammo. Questa misura, dipendendo solo
dalla massa e non cambia al variare di temperatura o pressione.
•Umidità relativa = rapporto percentuale tra il vapore acqueo contenuto in una unità
di volume di aria e il vapore acqueo necessario per raggiungere la saturazione a una
data temperatura
•Rapporto di mescolanza = massa di vapore acqueo contenuto in una unità di massa di
aria secca. Espresso in grammi/kilogrammo
•Temperatura di rugiada = temperatura alla quale deve essere raffreddata l’aria, a
pressione costante e contenuto di vapore costante, affinchè raggiunga la saturazione.
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L’umidità atmosferica
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L’umidità atmosferica
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L’umidità atmosferica
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L’umidità atmosferica
Un’altra misura per determinare la quantità di vapore acqueo
presente nell’atmosfera è la pressione che le molecole di vapore
acqueo esercitano: La pressione di vapore
La frazione di pressione esercitata da un
gas in una miscela di gas, dipende dalla
frazione di molecole di quel gas
Es. se la pressione atmosferica è di 1000
hpa e la frazione di vapore acqueo è uguale
all’ 1%, la pressione di vapore sarà uguale
a 10 hpa
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L’umidità atmosferica
La pressione di vapore di saturazione è la massima pressione di
vapore ad una data temperatura
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Relative Humidity and Dew Point
Parcel B
Parcel A
Pressure at 1000 mb
T = 10 oC (50 oF)
e = 12.3 mb
es = 12.3 mb
RH = (e / es) x 100 = 100%
T = 20 oC (68 oF)
e = 12.3 mb
es = 23.7 mb
RH = (e / es) x 100 = 52%
Therefore: Td = 10 oC for Parcel B
Dew point = Temperature to which air must be cooled at constant pressure to
reach saturation. It is a measure of the air’s actual water vapor content.
Relative Humidity is a measure of the degree of saturation of the air.
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L’umidità atmosferica
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L’umidità atmosferica
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La stabilità atmosferica
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La stabilità atmosferica
I principali “attori” che intervengono nella determinazione della
stabilità atmosferica sono:
La pressione = forza/superficie. Se una
particella d’aria ha una pressione
maggiore dell’ambiente circostante, si
espande
La densità = massa/volume
La temperatura
Il contenuto di umidità
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La stabilità atmosferica
Pressione, Temperatura e Volume di una particella di gas sono
legate dalla relazione :
Per un gas ideale:
dove n è il numero di Moli del Gas e R è la costante dei gas
Se due particelle di gas hanno la stessa pressione, allora
il gas più caldo ha una densità minore
Questo dipende dal fatto che la formula dei gas perfetti
può essere scritta
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La stabilità atmosferica
•
Processo Adiabatico
– In una particella d’aria che si espande, senza scambi
di calore con l’ambiente circostante, aumentano il
suo volume, e diminuiscono la pressione e la
temperatura
– In meteorologia ci concentriamo sulle varizioni di
temperatura
– Un processo adiabatico è reversibile
•
Se la particella d’aria non raggiunge la saturazione, il
raffreddamento o il riscaldamento avviene con un
gradiente adiabatico secco
•
Constante nella nostra atmosfera
•
Se la particella d’aria raggiunge la condensazione il
raffreddamento avviene con un gradiente minore:
Gradiente adiabatico umido = 6°C /Km
Perche?
10 oC / km
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La stabilità atmosferica
• Se la particella d’aria raggiunge la condensazione
– Condensazione (RH = 100%), Rilascio di calore latente
– Calore Latente attenua in parte il raffreddamento
– Il raffreddamento avviene con un gradiente minore: Gradiente adiabatico
umido
– Non è costante, varia con la temperatura e l’umidità
Valore medio ~ 6 oC / km
– Non è reversibile (calore aggiunto, umidità rimossa)
• Processo pseudo-adiabatico
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Assolutamente Stabile
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Assolutamente Instabile
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Condizionatamente Instabile
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Sviluppo di una nube temporalesca
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Effetto Orografico Stau - Foehn
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Il diagramma termodinamico
• Modo conveniente di visualizzare la struttura
verticale dell’atmosfera
• Determina quantità meteorologiche non rilevate
• Sia osservazioni mediante radiosonde, che
previsioni da modelli
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Skew-T
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Skew-T
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Isobars
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Skew-T
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Isotherms
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Skew-T
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Dry adiabats
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Skew-T
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Moist adiabats
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Skew-T
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Saturation
Mixing Ratio
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