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L'umidità atmosferica
MeteoSvizzera-Blog | 02 novembre 2024
Vi proponiamo un ripassino sul tema dell'umidità nell'atmosfera, condito da diverse immagini e animazioni.
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Vi proponiamo un ripassino sul tema dell'umidità nell'atmosfera, condito da diverse immagini e animazioni.
La misura dell’umidità definisce il tasso di vapore acqueo presente nell’atmosfera. Per ogni data temperatura, vi è un limite ben preciso della quantità di vapore che può essere presente nell’aria. La proporzione tra l’umidità presente e il massimo contenibile è espressa in percento e chiamata umidità relativa. Il grado di umidità può essere espresso anche con grandezze assolute e cioè con l’umidità specifica (in g di vapore acqueo per kg di aria).
La misura è tradizionalmente effettuata con un igrometro a capello o con uno psicrometro. Il vapore d’acqua è un gas invisibile, assorbe però la radiazione solare in corrispondenza di determinate lunghezze d’onda ed è di conseguenza importante anche per il bilancio energetico della Terra. Ciò che comunemente viene chiamato “vapore” è acqua già allo stato liquido, appena dopo la condensazione, sotto forma di piccolissime goccioline (del diametro di millesimi di mm) in sospensione nell’aria.
Il punto di rugiada (o temperatura di rugiada) è la temperatura alla quale una data massa d’aria raggiunge la saturazione, cioè l’umidità relativa raggiunge il 100%. Un ulteriore raffreddamento dà avvio alla formazione di goccioline d’acqua in sospensione (nebbia).
L’aria, in quanto gas, segue le leggi della termodinamica. Ne consegue che temperatura, pressione e volume sono legati tra loro da regole ben precise. Così, se la pressione di una massa d’aria diminuisce, il suo volume aumenta e la temperatura decresce; contrariamente, un aumento di pressione provoca una compressione del volume e un rialzo della temperatura. In natura, la maniera più semplice per cambiare la pressione di una massa d’aria è di spostarla in senso verticale.
A seguito delle sue particolari proprietà, il vapore acqueo è l'unico gas presente nell'aria che alle normali condizioni che si riscontrano in natura presenta dei passaggi di stato.
In un processo adiabatico per definizione non vi è apporto o sottrazione di energia dall’esterno, cioè il cambiamento di temperatura di una massa d’aria dipende soltanto dal comportamento della massa d’aria stessa.
Il gradiente adiabatico è il tasso di raffreddamento rispettivamente di riscaldamento di una massa o bolla d’aria che si sposta spontaneamente o forzatamente in senso verticale. Si distingue tra gradiente adiabatico secco quando la massa d’aria in movimento resta insatura (UR inferiore al 100%) e gradiente adiabatico umido quando raggiunge la saturazione (UR 100%).
Per la legge dei gas menzionata prima, il gradiente adiabatico secco comporta circa 1 °C/100 m, quello umido circa 0.6 °C/100 m, mentre per l’atmosfera standard è stato adottato un gradiente di 0.65 °C/ 100 m (2 °C/1000 ft). Un esempio caratteristico in natura dove spiccano i diversi gradienti è l’effetto del favonio.
Conoscendo l’andamento della temperatura e dell’umidità dell’atmosfera e considerati i gradienti adiabatici di una massa d’aria in movimento verticale, si può definire la stabilità dell’atmosfera. L’atmosfera è stabile quando la temperatura di un volume di aria che ha subito uno spostamento verso l’alto è inferiore alla temperatura dell’aria circostante. L’atmosfera è invece instabile quando la temperatura dell’aria in ascesa è superiore a quella dell’aria circostante: il movimento verso l’alto continua. L’atmosfera è infine indifferente se il gradiente di raffreddamento dell’aria in salita è il medesimo di quello della massa d’aria nella quale avviene l’ascesa.
La temperatura e l’umidità (temperatura del punto di rugiada) rilevanti nell’atmosfera sono riportati su speciali diagrammi, chiamati emagrammi. Oltre all’immediata identificazione degli elementi più importanti (limite di zero gradi, inversioni, temperatura e umidità a una data quota, ecc.) le linee di costruzione del diagramma permettono di giudicare la stabilità dell’atmosfera (andamento della curva della temperatura rispetto alle adiabate), calcolare la base e la sommità delle nubi a sviluppo verticale (Cu e Cb), identificare le zone con nuvolosità stratiforme, trovare l’umidità relativa, ecc. Il diagramma è normalmente completato con la direzione e la velocità del vento.
A complemento dell'immagine di copertina vi proponiamo infine il TimeLapse completo del 21.11.2021 con il mare di nebbia situato di poco al di sotto della sede di MeteoSvizzera di Locarno-Monti.
Questo blog è un'estratto degli appunti del nostro Fosco Spinedi.