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martedì 2 gennaio 2018

Cosa Significa Alta o Bassa Pressione ? Come Si Formano i Venti e le Brezze ?

Basta ascoltare le Previsioni Meteo in coda ai telegiornali per sentir nominare la parola "Alta Pressione" o "Bassa Pressione", oppure il termine "Anticiclone", che spesso associamo al bel tempo.

Ma cosa vuol dire ? Come possono determinare le condizioni meteorologiche e la direzione dei Venti ?


Cicloni nell'Oceano Atlantico


Per prima cosa dobbiamo chiarire cos'è la pressione atmosferica.
Di norma siamo soliti pensare all'aria come a qualcosa priva di peso, eppure l'aria che compone la nostra atmosfera è un miscuglio di Gas (78% Azoto, 21 % Ossigeno, 0,9 Argon, 0,03 Anidride Carbonica ed altri in quantità minore), che ha una sua massa.
L'atmosfera terrestre è lo spessore in cui è presente questa miscela di Gas ed è più concentrata negli strati bassi (Troposfera), diventando via via più rarefatta, fino ad arrivare nello spazio in cui non sono più presenti gli atomi di questi gas.

Immaginate quindi che, sopra la vostra testa, esista una "colonna d'aria" che esercita una pressione. Un discorso analogo si può fare con l'acqua : più vi immergete in profondità, più la "colonna d'acqua" sopra la vostra testa sarà alta e, di conseguenza, la pressione elevata.
Con l'acqua il concetto risulta più immediato e facilmente verificabile, questo semplicemente perché l'acqua è più pesante dell'aria e, quindi, basta una "colonna" molto più bassa per farci apprezzare la pressione.
Noi avvertiamo la pressione principalmente sui timpani delle nostre orecchie....succede in acqua, quando ci immergiamo, ma succede anche in macchina (o in funivia) quando saliamo velocemente di quota.

La pressione atmosferica non è costante, ma varia in funzione della :

  • Quota : più l'altitudine aumenta, più la colonna d'aria che ci sovrasta diminuisce. Di conseguenza, in montagna la pressione è inferiore rispetto ad una località posta sul livello del mare. La pressione diminuisce all'aumentare dell'altitudine.
  • Temperatura : l'aria calda è più leggera di quella fredda e tende a salire. A parità di estensione verticale, più una colonna d'aria è fredda (e pesante), tanto più eserciterà pressione. Perciò se la temperatura diminuisce, la pressione aumenta (alta pressione), viceversa diminuisce (bassa pressione). La pressione diminuisce all'aumentare della temperatura.
  • Umidità : il vapore acqueo, contrariamente a quanto si pensi, è più leggero delle molecole di ossigeno o di azoto. A parità di temperatura ed altitudine, tanto più una colonna d'aria è secca (cioè con poco vapor acqueo), tanto più sarà pesante, determinando un aumento di pressione atmosferica. La pressione diminuisce all'aumentare dell'umidità.

Quindi, anche stando ad una stessa quota, la pressione atmosferica varia da luogo a luogo. In linea generale, l'aria (e quindi i venti) si sposta da una zona di alta pressione, verso una zona a bassa pressione.

Variazione Pressione con Altitudine

Ma Cosa Sono i Cicloni e gli Anticicloni ?

Avrete sicuramente sentito parlare dell' "Anticiclone delle Azzorre" o dell' "Anticiclone Africano", in quanto sono tra i più comuni in Europa.
Il nome, chiaramente, prende spunto dal luogo della genesi, ma genericamente Anticiclone è una zona in cui vi è Alta Pressione (High Pressure).

Gli Anticicloni sono solitamente caratterizzati da una relativa "calma atmosferica". L'alta pressione spinge l'aria dall'alto verso il basso, riscaldandola e facendola diventare secca; per questo motivo gli anticicloni "dissolvono" le nuvole, deviano le perturbazioni e sono di norma associati a condizioni di bel tempo. I venti all'interno di un anticiclone sono blandi e, nell'emisfero Boreale, soffiano, oltre che dall'alto verso il basso, in senso orario (nell'emisfero Australe ruotano in senso antiorario).
Ma non sempre un anticiclone è sinonimo di tempo stabile e sereno; nel semestre freddo il terreno può velocemente perdere calore per irraggiamento e raffreddare l'aria a più stretto contatto (fenomeno dell'inversione termica), questo può portare alla formazione di foschie e nebbie; mentre in estate, la calma di vento può far riscaldare i bassi strati, inducento una forte evaporazione, che porta alla formazione di temporali e Cumulonembi, nuvole spesso foriere di grandine.
Alcune delle zone più fredde al mondo (vedi qui i record climatici) sono tali perché si instaurano fortissimi anticicloni (es. "Anticiclone Russo-Siberiano") che non permettono il ricircolo d'aria. Questa "calma", unita alla scarsa insolazione ed alla distanza dal mare, permette all'aria di raffreddarsi giorno dopo giorno e di "non mischiarsi" con aria più mite proveniente da altre zone.

Per contro i Cicloni sono zone di bassa pressione (Low Pressure), in cui i venti ruotano in senso antiorario (nell'emisfero Boreale) e con forte intensità. Potremmo immaginarli come dei vortici simili ai mulinelli d'acqua che si formano quando togliamo il tappo alla nostra vasca da bagno.
I cicloni (e quindi le basse pressioni) sono associati a tempo perturbato, pioggia e vento. Quelli che chiamiamo comunemente uragani sono in realtà cicloni tropicali particolarmente intesi.

In base alla localizzazione dei nuclei di alta e bassa pressione, potremo dedurre la traiettoria dei venti.

Ciclone vs Anticiclone

Anticiclone dal Satellite

Ciclone dal Satellite

Cosa Sono le Isobare ?

Qualcuno di voi avrà osservato che nelle cartine meteorologiche sono presenti delle "strane" linee che, ai più, rimangono del tutto ignote, ma per un esperto sono di fondamentale importanza nel determinare l'evoluzione del tempo.

Immaginate di avere una cartina e di fissare un punto. Quel punto avrà una determinata pressione atmosferica (es. 1012 millibar = 1012 hPa). Ora, partendo dal vostro punto, cercate un altro punto che, a parità di quota, abbia ancora 1012 millibar e così via. Congiungendo tutti i punti aventi la medesima pressione atmosferica avrete ottenuto una linea, che rappresenta la linea della Isobara a 1012 hPa.

Chiaramente esistono diverse isobare : l'isobara relativa a 1012 hPa, a 1016 hPa, a 996 hPa e così dicendo. Se non si fissasse una differenza di pressione tra due isobare, esse sarebbero infinite, per convenzione si è dunque scelto di evidenziare quelle con uno scarto di 4 hPa, partendo dall'isobara a 1000 hPa. In altre parole vengono evidenziate solo le isobare con una pressione che sia un multiplo di 4.
Talvolta si utilizzano scarti di 5 hPa, in questo caso saranno tutte quelle multiple di 5 (es. 1005 hPa, 995 hPa etc..). All'occorrenza si possono usare anche scale diverse, più grandi o piccole; ad esempio se le isobare sono troppo ravvicinate (ad es. nei cicloni), in una cartina possono comparire solo i multipli di 10 etc.

Le Isobare sono di cruciale importanza nel determinare le zone di alta e bassa pressione, la direzione e l'intensità dei venti. 

Di fondamentale importanza è capire cosa sia il gradiente barico orizzontale. Esso rappresenta il rapporto tra la differenza di pressione atmosferica tra due isobare contigue e la loro distanza.
Ad esempio, supponiamo che l'isobara 1 abbia una pressione di 1000 hPa, mentre l'isobara 2 è di 1004 hPa e siano distanziate (la perpendicolare tra le due linee) di 200 km.
Il gradiente barico è uguale alla differenza di pressione/distanza, ovvero nell'esempio (1004 - 1000) / 200 =  0,02 hPa/Km.

Il gradiente barico orizzontale aumenta tanto più la differenza di pressione tra due punti è elevata e tanto più questi sono ravvicinati.
Il gradiente barico è la forza che mette in movimento le masse d'aria, ovvero i venti; ad un alto gradiente barico corrisponderanno venti impetuosi.
Non a caso, nei cicloni, le isobare sono molto ravvicinate e, quindi, con gradiente barico elevato.

Mappa Isobare
Cartina Isobare

Cosa Sono le Brezze ?

Quanto abbiamo visto su larga scala, cioè che i venti "trasportano" aria da una zona di alta pressione ad una di bassa pressione, avviene anche su scala minore.
Nuclei di alta e bassa pressione possono essere distanziati centinaia di chilometri e favorire scambi d'aria tra località molto differenti, ma qualcosa di simile avviene anche nel giro di pochi chilometri.

Un esempio sono le brezze di mare (o di lago) e le brezze di terra.
Il concetto è molto semplice, l'acqua ha una maggior capacità termica rispetto alla terra, quindi si riscalda più lentamente, ma impiegherà anche molto più tempo a raffreddarsi.

Di giorno il Sole farà si che le zone costiere si riscaldino di più rispetto all'acqua (avete presente la sabbia rovente di una spiaggia e l'acqua "freddina" del mare ?). Di conseguenza l'aria sovrastante il mare sarà più fresca (e pesante), creando una locale zona di alta pressione; mentre l'aria sopra la terraferma sarà calda (e leggera) e ci sarà bassa pressione.
Durante il dì l'aria si sposterà dal mare (alta pressione) alla terraferma (bassa pressione), generando venti noti come brezze di mare.

Di notte la terraferma perderà velocemente calore per irraggiamento, mentre l'acqua rimarrà più mite. Ora le cose sono invertite e la bassa pressione sarà in corrispondenza del mare, mentre l'alta pressione sulla terraferma. I venti soffieranno dall'entroterra verso il mare e prenderanno il nome di brezze di terra.

Le brezze sono venti locali di debole intensità che seguono un ciclo giorno/notte. Esse sono tipiche di zone in prossimità del mare o dei laghi e sono estremamente costanti, cessando solo in condizione di elevata copertura nuvolosa o in presenza di venti sinottici (venti che "arrivano" da lontano).

Le brezze ricoprono un ruolo essenziale nel determinare i microclimi locali. La costante presenza delle brezze notturne rimescola gli strati d'aria, impedendo la stratificazione di aria fredda nei primi metri dal suolo.
I microclimi lacustri (es. Lago Maggiore) devono la loro mitezza proprio alle brezze di lago.

In linea generale, zone in cui le brezze sono impattanti si hanno temperature minime più elevate (anche di molti gradi) e temperature massime leggermente più contenute.

Brezze di Mare e di Terra

Brezza sul Lago