Meteorologia

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La meteorologia[1] (greco: Μετεορολογία) è una branca della scienza dell'atmosfera che studia i fenomeni fisici responsabili del tempo atmosferico. Essa si basa sull'osservazione, sulla misurazione e sulla previsione dei fenomeni atmosferici - quali il vento, i fronti, le nubi - e delle variabili misurabili ad essi legati come ad esempio la temperatura dell'aria, l'umidità atmosferica, la pressione atmosferica, la radiazione solare e la velocità e direzione del vento.

Cirrocumuli

Indice

[modifica] Storia

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi la voce Storia della meteorologia.

Il termine deriva dal greco e significa logos (discorso razionale intorno alle) meteore (oggetti che cadono dal cielo). Meteora a sua volta ha radici ancor più profonde in lingua greca; me (grazie a) teo (dio), vale a dire ciò che sta in cielo (con Dio).

Gli oggetti che cadono dal cielo più frequentemente sul nostro pianeta sono le idrometeore, vale a dire particelle costituite da acqua nella sua forma liquida (pioggia) o solida (neve, cristalli di ghiaccio, grandine o graupel).

Dopo le prime intuizioni dei greci si è dovuto attendere fino alla seconda metà del XX secolo quando, con l'arrivo dei calcolatori elettronici, l'uomo ha avuto la possibilità di eseguire in un tempo ragionevole le tante operazioni che costituiscono un modello meteorologico.

[modifica] Clima e tempo meteorologico

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi la voce Clima.

Nell'ambito della meteorologia si studiano sia fenomeni di breve durata, sia l'andamento medio del meteo nell'ambito di una regione in un certo lasso temporale (climatologia). Questa scienza ha infatti l'obiettivo di misurare dati istantanei e fornire previsioni su determinati eventi futuri, ma anche quello di registrare l'andamento climatico ed osservare o prevedere i cambiamenti futuri. Tuttavia occorre sottolineare che mentre il ' tempo atmosferico ' è definito come l'insieme delle condizioni atmosferiche in un certo istante temprale su un dato territorio, il clima invece è l'insieme delle condizioni meteorologiche 'medie' di un territorio su di un arco temporale di almeno 30 anni, come stabilisce l'Organizzazione Meteorologica Mondiale (WMO), per cui talune analisi che si riferiscono in primis all'ambito meteorologico non possono essere estese all'ambito climatologico, che rappresenta quindi una 'media statistica' sul lungo periodo. Quindi la meteorologia ha come finalità ultime la comprensione dei fenomeni atmosferici a breve scadenza con relativa previsione futura, la climatologia studia invece i processi dinamici che modificano le condizioni medie a lunga scadenza come ad esempio i 'cambiamenti climatici'.

[modifica] Modelli

Un modello meteorologico è costituito da un insieme di equazioni che descrivono differenti proprietà e processi dei vari costituenti dell'atmosfera:

  • l'aria, è un fluido e la sua dinamica è descritta dalle equazioni di Navier-Stokes (Meteorologia dinamica)
  • il vapore acqueo presente in atmosfera si condensa in nubi che possono dar luogo a precipitazioni o dissolversi senza nessun fenomeno rilevante (Microfisica delle nubi)
  • nell'atmosfera ci sono tante particelle solide che svolgono ruoli fondamentali, si tratta di sale, granelli di polvere e inquinamento, chiamati a loro volta nuclei di condensazione(Aerosol atmosferico)
  • lo 'strato limite planetario' è particolarmente turbolento e necessita particolari attenzioni e parametrizzazioni
  • il motore di tutto questo è il Sole che riscaldando la superficie terrestre le permette di irradiare all'aria la sua energia sotto forma di calore (Trasferimento radiativo).

I modelli servono ad ottenere una previsione dell'evoluzione dello stato dell'atmosfera nel futuro a partire dallo stato iniziale presente. Essi vengono inizializzati a partire da dati ricavati dalla strumentazione e, tramite la risoluzione delle equazioni che descrivono il moto dell'atmosfera (che viene effettuata per via numerica su potenti calcolatori), producono una risposta, sulla base della quale si può fare una previsione atmosferica. Le previsioni sono però affette da errori, soprattutto nel lungo termine, poiché nei modelli vengono fatte alcune approssimazioni e l'atmosfera è propriamente un sistema caotico che amplifica esponenzialmente gli errori (inevitabili) di arrotondamento sulle condizioni iniziali.

La dinamica dell'atmosfera e dei suoi principali parametri (pressione, temperatura, umidità, densità, venti) è descritta da un set di 5 equazioni fondamentali (differenziali alle derivate parziali non-lineari); i differenti modelli meteorologici in uso nascono da diversi metodi di risoluzione numerica del set di equazioni fondamentali e/o da diverse parametrizzazioni di alcuni processi.

[modifica] Strumentazioni

L'uomo ha anche costruito nuovi strumenti per osservare le varie interazioni:

  • radiometri e scatterometri localizzati su satelliti misurano l'energia elettromagnetica reirradiata dal pianeta verso lo spazio esterno, fornendo quindi un'immagine dello stato dell'atmosfera e della presenza di nuvole
  • palloni sonda attraversano verticalmente l'atmosfera per ottenere profili verticali di pressione, temperatura, umidità e vento (sono per ora la principale fonte di dati per i modelli meteorologici)
  • Radar meteorologici. Irradiano energia elettromagnetica e ricavano informazioni sull'atmosfera analizzando le caratteristiche del segnale da essa riflesso. Sono utilizzati per individuare eventi di precipitazione e stimarne l'entità, ed in alcuni casi per sondare la struttura interna delle nubi. Possono essere installati a terra o su satellite. Due particolari classi di radar utili in meteorologia sono le seguenti:
  1. Radar Doppler: sono in grado di misurare la componente radiale della velocità del vento
  2. Radar polarimetrici: sfruttano l'informazione sulla polarizzazione del segnale riflesso per stimare in maniera particolarmente accurata l'intensità della precipitazione.

[modifica] Ambiti di studio

All'interno della disciplina vi sono vari ambiti di studio:

[modifica] Previsioni meteorologiche

Le previsioni meteorologiche seguono solitamente questa procedura:

  1. Osservazione e misurazione dei fenomeni atmosferici (es. vento, i fronti, le nubi) e delle variabili misurabili ad essi legati (es. la temperatura dell'aria, l'umidità atmosferica, la pressione atmosferica, la radiazione solare e la velocità e direzione del vento).
  2. Elaborazione, trascrizione e studio dei dati rilevati

[modifica] L'osservazione e la raccolta dei dati

Le attuali previsioni meteorologiche nascono solo dopo l'osservazione e la raccolta di dati sulle condizioni atmosferiche. Questi dati e osservazioni sono il risultato di misurazioni dei parametri atmosferici da parte di strumenti appositi come:

Immagine del NOAA

I seguenti strumenti sono stati approvati dal W.M.O. (World Meteorological Organization) e vengono utilizzati in ogni stazione meteorologica mondiale:

- Termometro a mercurio - Termometri di minima e di massima - Termoigrografo - Anemometro - Anemografo - Barometro - Barografo - Pluviografo - Radiometro - Psicrometro

[modifica] Elaborazione, trascrizione e studio dei dati

Nelle stazioni meteo i dati ricevuti vengono trascritti sulle carte del tempo mediante simboli convenzionali, e si confrontano e studiano i dati ricevuti dalle diverse stazioni meteorologiche. Per poter leggere una carta del tempo bisogna conoscere:

  • isobare, cioè linee ideali che uniscono punti di stessa pressione atmosferica; esse sono importanti per stabilire le zone di alte o di basse pressioni sul globo terrestre, dette rispettivamente anticicloni e cicloni, la direzione dei venti, quasi parallela ad esse, ma con una leggera inclinazione tendente dalle zone anticicloniche a quelle cicloniche, e la loro intensità, tanto maggiore quanto più le isobare sono ravvicinate fra loro.
  • fronti, cioè le superfici di contatto, e pertanto di discontinuità, tra due masse d'aria aventi caratteristiche, ovvero temperatura, pressione ed umidità differenti. Questi si dividono in due tipi:
    • fronti caldi, quando una massa d'aria più calda (quindi anche più umida) si avvicina ad una più fredda. In questo caso l'aria calda, più leggera, sale sopra quella fredda, raffreddandosi e causando anche piogge leggere o nevicate al passaggio del fronte.
    • fronti freddi, quando una massa d'aria fredda (quindi meno umida ma più densa) si avvicina ad una massa più calda e pertanto più leggera e più umida. In questo caso l'aria fredda si incunea sotto quella calda, facendola salire, causando temporali, tempeste, bufere.

[modifica] Tipi di previsioni

Le previsioni meteo si dividono a seconda dell’area e della loro validità nel tempo. A seconda della dimensione dell’area considerata si dividono in ordine crescente in:

  • provinciali
  • regionali
  • nazionali
  • continentali
  • globali

A seconda della validità nel tempo sono così distinti:

  • now-casting (meno di 24 ore)
  • a breve termine (24-72 ore)
  • a medio termine (meno di una settimana)
  • a lungo termine (oltre una settimana)
  • stagionali, che si occupano di prevedere l'andamento generale dei fattori climatici piuttosto di fornire informazioni su singoli eventi

L'uso dei modelli fisico-matematici sempre più raffinati e affidabili ha aiutato di molto il lavoro del meteorologo, il cui compito rimane quello di interpretare correttamente e adattare la previsione (output) dei modelli, sulla scorta delle proprie conoscenze empiriche acquisite, alle situazioni particolari che si verificano su un dato territorio su cui i modelli compiono ancora degli errori sensibili (stima della nuvolosità, della precipitazione ecc...). Anche per i modelli si assiste alla distinzione tra modelli ' a scala emisferica adatti per previsioni continentali e/o globali e modelli ' a scala locale 'o ' area limitata ' (LAM) per previsioni regionali, ottenuti a partire da procedure di downscaling a partire dai modelli globali. Spesso l'occhio del meteorologo riesce a leggere l'evoluzione futura della circolazione atmosferica a grandi linee, ovvero a scala sinottica, al di là del range operativo dei modelli stessi che attualmente raggiunge i 7-15 giorni, grazie a conoscenze legate, ad esempio, alle teleconnessioni atmosferiche o ancora una volta al metodo delle analogie.

[modifica] Note

  1. ^ Anche se spesso viene usata, la dizione «metereologia» non è corretta, come dimostra l'alterazione della parola "meteo".

[modifica] Voci correlate

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