Meteorologia



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Meteorologia
Tempesta di vento Emma.png
scienza , disciplina accademica
sottoclasse di Scienze della Terra modificare
Nome corto tempo metereologico modificare
Praticato da meteorologo modificare
Oggetto della disciplina il tempo , l'atmosfera terrestre modificare
Storia Storia della meteorologia modificare
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La meteorologia è una scienza il cui scopo è lo studio dei fenomeni meteorologici come le nuvole , la pioggia o il vento per capire come si formano ed evolvono in base a parametri misurati come la pressione , la temperatura e l' umidità . La parola deriva dal greco antico μετέωρος  / metéōros ( "  che è sopra la terra  "), che si riferisce a particelle sospese nell'atmosfera e -λογία  / -logia , 'discorso' o 'conoscenza'.

È una disciplina che si occupa principalmente di meccanica dei fluidi e termodinamica ma che si avvale di diverse altre branche della fisica , della chimica e della matematica . Originariamente puramente descrittiva, la meteorologia è diventata un luogo di applicazione di queste discipline. Per fare ciò, deve basarsi su una rete coerente di osservazioni: la prima del genere - che riguarda un esteso territorio multinazionale - apparve nel 1854, sotto la direzione del francese Le Verrier, che istituì una rete europea di dati atmosferici e operato da operativo dal 1856.

La meteorologia moderna consente di prevedere l'evoluzione del tempo basandosi su modelli matematici a breve e lungo termine che assimilano dati da molte fonti tra cui stazioni meteorologiche, satelliti e radar. La meteorologia ha applicazioni in campi molto diversi come le esigenze militari, la produzione di energia, i trasporti (aereo, marittimo e terrestre), l' agricoltura , la medicina , l' edilizia , la fotografia aerea e il cinema . Si applica anche per la previsione della qualità dell'aria .

Storico

La storia della meteorologia conosce tre periodi. Innanzitutto, molto presto nell'antichità , le persone cercano di interpretare i fenomeni meteorologici che scandiscono la loro vita. Tuttavia, si fidano solo dei loro sensi e affrontano l'ira della natura. Durante questo periodo, i cinesi sono i primi ad avere un approccio rigoroso ai fenomeni meteorologici. È quindi in Cina che le più antiche osservazioni meteorologiche sono state ritrovate già nel 1216 a.C.

Il termine meteorologia è stato creato dal filosofo greco Aristotele per descrivere quelle che chiameremmo Scienze della Terra in generale e non il campo esclusivo dello studio dell'atmosfera . Anassimandro è il primo a spiegare i fenomeni meteorologici per l'intervento degli elementi e non per cause divine.

A partire dal VI °  secolo , dopo la caduta del dell'Impero Romano d'Occidente e gli eventi meteorologici estremi di 535-536 , inizia in Europa per la seconda volta nella storia della meteorologia, mentre questi eventi portano ad una regressione brutale andrà fino alla rinascimentale della dodicesimo secolo . Questo inizio del Medioevo portò all'abbandono di gran parte del sapere greco-romano, tranne che nelle biblioteche di alcuni monasteri . Di ricette orali e osservazioni più o meno rigorose rimangono solo pochi detti meteorologici . La meteorologia è quindi solo una pseudo-scienza . Nonostante tutto, i detti, lontani dal rigore scientifico, non sono tutti privi di significato. Il mondo bizantino, da parte sua, ha conservato l'eredità greco-romana, ma si è esaurito nella difesa militare dei suoi territori contro l'impero arabo-musulmano. Ciò equivale più o meno intuizione eredità greco-romana (è parzialmente ritrasmesso in Europa durante il Rinascimento del XII secolo ) e perpetua o addirittura si sviluppa, la conoscenza coerente al XIV °  secolo . L'arrivo al XV °  secolo i profughi in fuga bizantina conquiste arabe è conclusa con un ritorno di molti testi greci e romani.

Il terzo periodo della storia della meteorologia inizia con la nascita della meteorologia moderna, e quindi la fine dell'empirismo e dei detti. L'idea di fare osservazioni regolari come base per il lavoro in meteorologia viene dal XV °  secolo. Si tratta innanzitutto di una serie di strumenti che si sono sviluppati come Galileo che costruì un termoscopio , antenato del termometro , Evangelista Torricelli che creò il primo vuoto artificiale e utilizzò il concetto per immaginare il primo barometro e Robert Hooke che riscoprì il principio dell'anemometro per misurare la velocità dello strumento del vento indispensabile alla navigazione.

Poi è lo studio dei fenomeni meteorologici. In Europa, Blaise Pascal scopre che la pressione diminuisce anche con l'altitudine e deduce che c'è un vuoto oltre l'atmosfera e Edmund Halley mappa gli alisei capisce che i cambiamenti atmosferici sono causati dal riscaldamento solare diurno. . In America, Benjamin Franklin nota che i sistemi meteorologici corrono da ovest a est nel Nord America, pubblica la prima mappa scientifica della Corrente del Golfo , mostra che i fulmini sono un fenomeno elettrico , collega le eruzioni vulcaniche e il comportamento meteorologico e specula sugli effetti della deforestazione sul clima .

Agli inizi del XIX °  secolo, i concetti più generali stanno emergendo. Il britannico Luke Howard scrive On the Modification of Clouds in cui dà i nomi che ora conosciamo alle nuvole dal latino . Francis Beaufort introduce la sua scala descrittiva dei venti destinata ai marinai, la scala Beaufort , che mette in relazione gli effetti del vento sulle onde alla sua forza in nodi . Nel 1835, in un articolo Sulle equazioni del moto relativo dei sistemi di corpi , Gaspard-Gustave Coriolis descrive matematicamente la forza che porta il suo nome: la forza di Coriolis . Questa forza è essenziale per descrivere il movimento dei sistemi meteorologici come Hadley aveva previsto un secolo prima. Nel 1838, William Reid pubblicò la sua controversa Law of Storms , che descriveva il comportamento delle depressioni , che per dieci anni divise la comunità scientifica.

Allo stesso tempo, si stavano sviluppando le prime reti di osservazione. Nel 1654, su consiglio del gesuita Luigi Antinori, Ferdinando II de Medici inaugurò la prima rete meteorologica mondiale coordinata dalla Società Meteorologica di Firenze . Nel 1849, la Smithsonian Institution , sotto la direzione del fisico Joseph Henry, iniziò a creare una rete di stazioni meteorologiche osservative negli Stati Uniti . Le osservazioni saranno diffuse rapidamente grazie all'invenzione nel 1837 di Samuel Morse del telegrafo . Urbain Le Verrier , direttore dell'Osservatorio di Parigi , e il viceammiraglio Robert FitzRoy fecero lo stesso in Europa nel 1856 e nel 1860.

Tutte le reti di avvistamento menzionate finora erano indipendenti. Le informazioni meteorologiche cruciali non potevano quindi essere trasmesse. Ciò è stato particolarmente importante in mare: il principale promotore del commercio internazionale sarà l'americano Matthew Fontaine Maury . Nel 1853, una prima conferenza di rappresentanti di dieci paesi si riunì a Bruxelles per formalizzare un'intesa e standardizzare la codifica dei dati meteorologici. Nel 1873, l' Organizzazione meteorologica internazionale fu fondata a Vienna da paesi con un servizio meteorologico.

Nel 1902, dopo più di 200 lanci di palloncini, spesso effettuati di notte per evitare l'effetto delle radiazioni solari, Léon Teisserenc de Bort scoprì la troposfera , la tropopausa e la stratosfera , che diedero vita all'aerologia applicata alla meteorologia. Nel 1919, la scuola di Bergen in Norvegia, sotto la direzione di Vilhelm Bjerknes , sviluppò l'idea di masse d'aria che si incontrassero lungo aree di discontinuità che furono chiamate fronti . Combinando la forza di Coriolis, queste nozioni e la forza di pressione, hanno spiegato la generazione, l'intensificazione e il declino dei sistemi meteorologici alle medie latitudini. Ancora oggi, le spiegazioni meteorologiche semplificate che vediamo nei media utilizzano il vocabolario della scuola norvegese.

Durante la seconda guerra mondiale la meteorologia divenne uno strumento essenziale dello sforzo bellico e poté beneficiare di un supporto mai visto prima. Furono istituite scuole per la formazione di tecnici e meteorologi in gran numero perché svolgeva un ruolo di primo piano nell'instradamento delle navi e dei convogli di rifornimento, nello spiegamento dell'aviazione e nella pianificazione delle operazioni militari. La guerra meteorologica del Nord Atlantico , tra le altre, ha visto gli Alleati (in particolare la Gran Bretagna) e la Germania competere per l'accesso a dati meteorologici affidabili nel Nord Atlantico e nell'Artico. Dopo la guerra, nel 1951, l' Organizzazione meteorologica mondiale (OMM) fu fondata dall'ONU per sostituire l' Organizzazione meteorologica internazionale creata nel 1873 per la diffusione dei dati meteorologici.

Poiché la meteorologia è correlata alla meccanica dei fluidi (vedi la sezione della scienza meteorologica ), già nel 1922 Lewis Fry Richardson pubblicò la previsione del tempo mediante processo numerico che descriveva come i termini minori nelle equazioni del moto dell'aria potessero essere trascurati per risolvere più facilmente le condizioni future dell'atmosfera. Tuttavia, fu solo con l'avvento dei computer , dopo la seconda guerra mondiale, che la sua idea fu realmente messa in pratica a partire dagli anni '50. Fu l'inizio della previsione numerica del tempo , una formulazione sotto forma di programmi informatici sempre più completi per risolvere equazioni meteorologiche.

Prima immagine di TIROS-1 della Terra dallo spazio.

Vengono quindi sviluppati nuovi strumenti:

  • I primi radar meteorologici operativi grazie a diversi ricercatori, tra cui David Atlas e J. Stewart Marshall  ;
  • Il primo satellite meteorologico è stato messo in orbita nel 1960 ( TIROS-1 ). Questo segna l'inizio della raccolta di dati meteorologici dallo spazio con una risoluzione molto più alta delle stazioni terrestri;
  • Telecomunicazioni onde radio agli inizi del XX °  secolo e satellitare, e negli anni 2000, l'internet solo rivoluzionare la distribuzione delle informazioni.

Lo sviluppo di computer più potenti negli anni '70 e di supercomputer negli anni '80 ha portato a una migliore risoluzione dei modelli numerici di previsione del tempo . La ricerca sull'atmosfera, gli oceani e le loro interrelazioni, i fenomeni su larga scala come El Nino e i cicloni tropicali o su scala fine come i temporali migliorano la conoscenza dei fenomeni meteorologici. Ne consegue una migliore parametrizzazione delle equazioni. Inoltre, gli strumenti di raccolta dati si sono notevolmente evoluti dal 1960: l'automazione di questa raccolta, il telerilevamento e il miglioramento della loro risoluzione portano a sondaggi più precisi dell'atmosfera.

Più recentemente, lo studio delle tendenze di temperatura e di CO 2 concentrazione è decollato. Dalla fine del XX °  secolo , la maggior parte degli scienziati hanno riconosciuto l'esistenza di riscaldamento globale dall'inizio della dell'era industriale . Agli inizi del XXI °  secolo , una perizia internazionale ha riconosciuto l'azione umana come il più probabile responsabile di tale riscaldamento e previsto una continuazione di esso.

Scienze meteorologiche

L'obiettivo della meteorologia è trovare le leggi che governano la dinamica del fluido che chiamiamo aria ed essere in grado di prevederne il comportamento futuro. L'aria è un fluido comprimibile, composto da diversi gas e che si trova in uno strato sottile sulla superficie di un telaio rotante (la Terra ). Poiché la meteorologia è una branca della fisica, la teoria dei fluidi, il calcolo delle forze e la termodinamica sono usati per spiegare il comportamento dell'atmosfera.

Comportamento su larga scala

Innanzitutto, per spiegare il movimento dell'aria su scala planetaria, una cosiddetta scala sinottica , ci imbattiamo in sette incognite:

  • Pressione (P)
  • Temperatura (T)
  • Densità dell'aria ( )
  • Contenuto d'acqua (q)
  • Tre dimensioni x, y e z

Quindi hai bisogno di sette equazioni:

dove g è la costante di gravità;
  • l'equazione di continuità di massa mette in relazione la variazione della massa in un volume d'aria e la sua forma nel tempo (vedi equazioni di Navier-Stokes );
  • l'equazione di composizione mette in relazione il contenuto d'acqua dell'aria e la sua variazione nello spazio.

Le equazioni di bilancio energetico della termodinamica tengono conto dei cambiamenti di fase di uno dei componenti importanti dell'atmosfera: l'acqua.

Risolvere queste equazioni non è facile perché hanno molti termini che non agiscono tutti sulla stessa scala. Ad esempio, nelle equazioni del momento, le equazioni calcolano il moto dell'aria dalla differenza tra il gradiente di pressione e la forza di Coriolis. Poiché le forze coinvolte sono quasi uguali, la differenza sarà di alcuni ordini di grandezza inferiore. Un errore di calcolo dà quindi grandi differenze nel risultato.

Inoltre, l'atmosfera è un sistema in cui le variabili cambiano valore in ogni punto. Non è possibile sondarlo con una risoluzione che ci permetta di definire perfettamente il suo stato iniziale. Ecco perché i primi meteorologi svilupparono per primi modelli concettuali empirici per spiegare il comportamento dell'atmosfera. I fronti , barometrici vuoti e altre parole così ben note nel vocabolario dei presentatori meteorologici da queste prime spiegazioni dell'epoca . Sono stati resi possibili dallo sviluppo di mezzi per sondare l'atmosfera mediante l' aerologia .

Successivamente, le teorie della dinamica atmosferica ei dati ottenuti dalle radiosonde hanno permesso lo sviluppo di modelli matematici utilizzando solo i termini più importanti nelle equazioni e semplificando la struttura dell'atmosfera. Con l'avvento dell'informatica, i termini trascurati potrebbero essere stati gradualmente incorporati sebbene non siano stati ancora completamente incorporati (vedi Previsione meteorologica numerica ).

Tuttavia, la meteorologia è ancora ostacolata dalla densità molto bassa dei dati disponibili. Le stazioni di rilevamento distano diverse centinaia di chilometri l'una dall'altra e sebbene sensori remoti come satelliti e radar aumentino la definizione dell'analisi, tutte queste informazioni contengono imprecisioni piuttosto grandi. Pertanto, le previsioni del tempo sono ancora un misto tra calcoli provenienti dalle equazioni e l'esperienza del meteorologo.

Comportamento su scala fine

Arcus alla base di un cumulonembo a Enschede , Paesi Bassi .

Le equazioni viste sopra implicano alcune ipotesi che presuppongono che il movimento dell'aria e la condensazione avvengano abbastanza lentamente da adattare gradualmente la pressione, la temperatura e il contenuto di acqua. Tuttavia, quando si scende a scale più fini, dell'ordine da pochi metri a qualche chilometro, e quando i movimenti sono rapidi, alcune di queste equazioni sono solo approssimazioni.

Ad esempio, l'equazione idrostatica non viene rispettata nei temporali dove l'acqua contenuta nei volumi d'aria in salita , condensa più lentamente di quanto si possa pensare. Infatti in questo caso le variazioni di pressione e di temperatura avvengono in modo non lineare. Il ruolo di diversi ricercatori meteorologici è quindi quello di indagare su fenomeni su piccola scala come temporali, tornado e anche su sistemi su larga scala, come i cicloni tropicali, che includono elementi su scala fine.

Strato di confine

La maggior parte dello scambio di calore, umidità e particelle avviene nel sottile strato d'aria appena sopra la superficie terrestre. Stiamo parlando qui dell'interazione oceano-atmosfera, sollevamento orografico , convergenza per rilievo, area urbana contro area rurale, ecc. L'attrito è presente ovunque ma molto variabile in questo strato e provoca turbolenze che rendono questi scambi molto complessi. Ciò dà luogo ad una parametrizzazione di questi nel calcolo delle equazioni. Lo studio dello strato limite è quindi uno dei campi importanti della ricerca meteorologica.

Scala planetaria

Le scale precedenti erano tutte relative al comportamento dei sistemi meteorologici da pochi minuti a pochi giorni. Tuttavia, ci sono cicli che durano mesi o addirittura anni. Questo comportamento planetario è anche governato dalle equazioni primitive sotto forma di sviluppo delle onde, come le onde di Rossby , che si propagheranno nell'atmosfera e daranno oscillazioni di risonanza . Lo studio della scala planetaria è legato anche agli scambi di calore e umidità tra i tropici e le regioni polari.

Un esempio noto di questa scala è il fenomeno El Niño , un'anomalia della temperatura superficiale del mare nel Pacifico meridionale che è correlata a un cambiamento degli alisei in quella regione e che si ripresenta a intervalli variabili. Meno conosciute sono l' oscillazione di Madden-Julian , l' oscillazione del Nord Atlantico e altre che influenzano la traiettoria della media latitudine. Questa scala tende a quella della climatologia .

Specialità

Strumentazione

La meteorologia dipende dalla raccolta del valore delle variabili atmosferiche precedentemente menzionate. Strumenti come il termometro e l'anemometro sono stati inizialmente utilizzati singolarmente e poi spesso raggruppati nelle stazioni meteorologiche terrestri e marittime. Questi dati erano inizialmente molto sparsi e presi da amatori. Lo sviluppo delle comunicazioni e dei trasporti ha costretto i governi di tutti i paesi a creare reti di osservazione all'interno dei propri servizi meteorologici ea sviluppare nuovi strumenti. In queste reti nazionali, gli strumenti e la loro installazione obbediscono a standard rigorosi, al fine di influenzare il meno possibile l'inizializzazione dei modelli.

Lo sviluppo di palloncini alla fine del XIX °  secolo , poi aerei e razzi XX °  secolo permesso di dati di elevazione collect. Infine, dalla seconda metà di questo secolo, radar e satelliti hanno permesso di completare la copertura dell'intero globo. La ricerca continua per migliorare gli strumenti e svilupparne di nuovi.

Previsioni del tempo

La storia delle previsioni del tempo risale a tempi immemorabili con oracoli e indovini . Non era sempre ben considerata. Così una legge inglese del 1677 condannò al rogo i meteorologi, accusati di stregoneria . Questa legge non è stata abrogata fino al 1959, ma non è stata sempre applicata alla lettera. Così il capitano del gruppo James Stagg , capo meteorologo, e i membri delle sue tre squadre di previsione, furono in grado di prevedere una pausa per lo sbarco in Normandia la mattina del, senza paura di subire questo destino.

La scienza moderna realtà risale alla fine del XIX °  secolo e l'inizio del XX ° . Le previsioni del tempo sono un'applicazione delle conoscenze meteorologiche e delle moderne tecniche informatiche e di acquisizione di dati per prevedere lo stato dell'atmosfera in un secondo momento. Tuttavia, si è affermata sin dalla seconda guerra mondiale con l'entrata in gioco di mezzi tecnici come il radar , le moderne comunicazioni e lo sviluppo dei computer . Esistono diversi campi di applicazione delle previsioni tra cui:

Idrometeorologia Meteorologia aeronautica Meteorologia agricola o (agrometeorologia) Meteorologia costiera Meteorologia e Strada
meteorologia forestale Meteorologia marittima meteorologia militare Military Meteorologia di montagna Meteorologia tropicale
Meteorologia e inquinamento Previsione di forti temporali Previsioni meteo numeriche Previsioni del ciclone tropicale

Tecnologie di controllo meteorologico

Non v'è alcun meccanismo nella letteratura scientifica per la deliberata tempo o clima di modifica che dimostra, in teoria né in pratica, la capacità di influenzare tempo su larga scala in modo controllato. Finora solo pochi metodi sono stati in grado di fornire risultati localizzati in circostanze favorevoli.

Ecco alcuni esempi di tecnologie volte ad ottenere un certo controllo su determinate condizioni atmosferiche  :

  • HAARP , tecnologia per lo studio e la modifica localizzata delle proprietà radioelettriche della ionosfera  ;
  • Cannone antigrandine  : per tentare di interrompere la formazione della grandine mediante onde d'urto ( aneddotico );
  • Inseminazione delle nuvole  : rilasciando fumo di ioduro d'argento nelle nuvole per aumentare il numero di nuclei di condensazione disponibili e quindi la pioggia. In caso di temporali, ciò avrebbe l'effetto di aumentare il numero dei chicchi di grandine a scapito della loro dimensione individuale;
  • Fendinebbia per dissipare la nebbia mediante riscaldamento localizzato.

Ricerca

Molto resta da fare per comprendere e configurare i fenomeni meteorologici. Come accennato in precedenza, le equazioni che governano l'atmosfera sono complesse e in alcuni casi è difficile ottenere dati in situ . Le interazioni su mesoscala e microscala in una tempesta o in un ciclone tropicale sono difficili da riprodurre in laboratorio. I ricercatori in materie come la micrometeorologia , la microfisica delle nuvole e l'interazione aria-mare devono eseguire ragionamenti fisici fondamentali, quindi utilizzare simulazioni matematiche da confrontare con le osservazioni.

Fenomeni meteorologici

Circolazione atmosferica

La circolazione atmosferica è il movimento planetario dello strato d'aria che circonda la Terra che ridistribuisce il calore del Sole in concomitanza con la circolazione oceanica. Infatti, essendo la Terra uno sferoide con asse di rotazione inclinato di 23,5  gradi rispetto al suo piano di traslazione attorno alla nostra stella, la radiazione solare incidente al suolo varia tra un massimo nelle regioni direttamente rivolte al Sole (equatore) e un minimo a quelli molto inclini a questi ultimi (Poli). La radiazione riemessa dal suolo è legata alla quantità di energia ricevuta. Segue un riscaldamento differenziale tra le due regioni che non può persistere a pena di un aumento infinito di quest'ultimo ed è ciò che crea la circolazione atmosferica.

La pressione in superficie ed in quota è quindi suddivisa in zone organizzate dove la pressione è un massimo ( anticiclone ), un minimo ( depressione ), un minimo locale ( depressione barometrica ), un massimo locale ( picco barometrico ). Le aree dove le basse temperature dei polacchi incontrano le temperature calde dell'Ecuador nominano fronti  : fronte freddo , fronte caldo e fronte occlusa . Alcuni sistemi meteorologici hanno nomi speciali: cicloni tropicali , monsoni , haboob , El Niño , blocco dell'aria fredda , ecc.

El Niño, La Niña

El Niño e la Southern Oscillation (OA) sono i due poli dello stesso fenomeno chiamato ENSO che interessa il Pacifico meridionale. I cicli di quest'ultimo disturbano l'equilibrio termodinamico della coppia oceano (El Niño) - atmosfera (oscillazione meridionale). È responsabile di importanti cambiamenti nella circolazione atmosferica e oceanica con impatti globali.

L'opposto di El Niño è La Niña che porta temperature oceaniche anormalmente fredde nel Pacifico orientale intorno all'equatore . L'attività temporalesca è rafforzata sul bacino del Pacifico occidentale con l' aumento di intensità degli alisei . Gli effetti di La Niña sono grosso modo l'opposto di quelli di El Niño. La Niña ed El Niño non si susseguono sempre, in media solo una volta su tre, ma il susseguirsi rapido di condizioni climatiche molto diverse da un regime all'altro può causare uno stress significativo alla vegetazione.

Vento

Il vento è un movimento dell'atmosfera. Appare su tutti i pianeti con un'atmosfera. Questi movimenti delle masse d'aria sono causati da due fenomeni che si verificano contemporaneamente: un riscaldamento non uniformemente distribuito della superficie del pianeta da parte dell'energia solare e la rotazione del pianeta. Sui settori di una rosa dei venti si può fare una rappresentazione delle variazioni di forza media dei venti in funzione del loro orientamento, e quindi l'identificazione dei venti prevalenti .

Sulla Terra, diverse regioni hanno venti caratteristici a cui le popolazioni locali hanno dato nomi particolari. I venti sono una fonte di energia rinnovabile, e sono stati utilizzati nel corso dei secoli per vari scopi, dai mulini a vento, alla navigazione o semplicemente all'essiccazione. In montagna, il volo a vela sfrutta in parte il vento (volo di pendio) e in generale (montagna e pianura) le correnti ascensionali generate dal riscaldamento delle particelle d'aria. La velocità del vento viene misurata con un anemometro ma può essere stimata con una manica a vento, una bandiera, ecc.

I venti possono essere regolari o rafficati . Ci sono corridoi di vento molto forti lungo le zone di contrasto di temperatura chiamate correnti a getto . Sotto i temporali, la trasformazione del wind shear orizzontale in un vortice verticale si traduce in un tornado o tromba marina . Lo stesso fenomeno può verificarsi senza una nuvola e si traduce in un vortice di polvere . La discesa dell'aria verso il suolo con la precipitazione in un temporale dà una raffica discendente . In mare, le raffiche di vento sono chiamate grani . Il rilievo è anche la causa dei venti catabatici o anabatici .

Nubi e precipitazioni

L'atmosfera terrestre è composta principalmente da azoto (quasi l'80%), ossigeno e vapore acqueo . I suoi movimenti verticali consentono la compressione o l'espansione di questo gas secondo la legge dei gas ideali in un processo solitamente adiabatico . La quantità massima di vapore acqueo che l'aria può contenere dipende dalla sua temperatura. Quando l'aria sale, si espande e la sua temperatura diminuisce, permettendo al vapore acqueo di condensarsi, a saturazione , in goccioline. Si forma quindi una nuvola.

Una nuvola è quindi un insieme di gocce d'acqua (o cristalli di ghiaccio) sospese nell'aria. L'aspetto della nuvola dipende dalla luce che riceve, dalla natura, dalle dimensioni, dal numero e dalla distribuzione delle particelle che la costituiscono. Più calda è l'aria, più vapore acqueo può contenere e più grande è la nuvola. Più forti sono i movimenti verticali dell'aria, più la nuvola avrà un'estensione verticale significativa.

Esistono due tipi principali di nubi: le nubi stratiformi, che nascono dal movimento su larga scala dell'atmosfera, e le nubi convettive, che si formano localmente quando l' aria è instabile . Questi due tipi di nubi si trovano a tutti i livelli della troposfera e si suddividono in base alla loro altezza (bassa, media, alta).

Se il movimento verticale è sufficiente, goccioline o cristalli di ghiaccio si fondono per dare precipitazioni liquide o solide: pioggia , pioggerella , neve , grandine , nevischio , ghiaccio e pellet di ghiaccio . Saranno in forma continua con nubi stratiformi e sotto forma di rovesci o temporali in quelle convettive. Altre idrometeore si formano sul terreno come foschia e nebbia .

Fenomeni accessori

I fenomeni meteorologici sono spesso accompagnati da o producono fenomeni secondari. Il vento solleva dal suolo i solidi non acquosi, litometeori , che rimangono sospesi nell'atmosfera. La foschia è quindi una sospensione nell'aria di particelle invisibili ad occhio nudo e secche, abbastanza numerose da conferire all'aria un aspetto opalescente. Nelle regioni aride, la nebbia di sabbia è una sospensione di polvere o piccoli granelli di sabbia che rimangono nell'aria dopo una tempesta. Il repellente per la polvere o repellente per la sabbia è polvere o sabbia sollevata da terra ad altezze basse o moderate da un vento sufficientemente forte e turbolento. Quando il vento aumenta, ci sono tempeste di sabbia o tempeste di polvere che raggiungono grandi altezze. Quando un vortice molto locale si forma nelle regioni desertiche, ci sono spesso vortici di polvere , una sorta di tornado senza nuvole.

Alcuni fenomeni luminosi sono dovuti a riflessione , rifrazione , diffrazione o interferenza della luce sulle particelle presenti nell'atmosfera. Sono fotometeori . Pertanto, l' alone e le parelie , che possono apparire intorno al Sole o alla Luna, sono dovute alla rifrazione o riflessione della luce sui cristalli di ghiaccio nell'atmosfera. Questi fenomeni assumono la forma di anelli, archi, colonne o fuochi luminosi. Intorno al Sole gli aloni possono avere determinati colori mentre intorno alla Luna appaiono sempre bianchi. Allo stesso modo, la corona è costituita da uno o più anelli colorati osservabili attorno al Sole o alla Luna quando si trova dietro nuvole sottili come gli altocumuli . È dovuto alla diffrazione della luce sulle particelle delle nuvole.

Altri fenomeni sono dovuti alla diffrazione della luce. L' iridescenza , solitamente luce blu e/o verde, è la presenza di colore sui bordi delle nuvole a causa della diffrazione della luce. Una gloria è costituita da anelli colorati che appaiono intorno all'ombra dello spettatore su una nuvola o nebbia sottostante. L' arcobaleno , i cui colori vanno dal viola al rosso, appare quando la luce di una radura attraversa un'atmosfera piena di gocce di pioggia. Gli anelli di Bishop sono un fenomeno luminoso che si verifica sulle particelle solide dopo un'eruzione vulcanica, ad esempio, formando anelli bluastri all'interno e rossi all'esterno, causati dalla diffrazione dei raggi luminosi su queste particelle.

Il miraggio è dovuto alle diverse densità degli strati d'aria attraverso i quali passa il raggio luminoso. Possono verificarsi due casi: su un terreno surriscaldato diventa visibile un oggetto distante, ma ad immagine capovolta, come se si riflettesse su uno specchio d'acqua. È il miraggio dei deserti (lo stesso fenomeno si verifica sulle strade asfaltate). Su un terreno più freddo dell'aria, l'immagine dell'oggetto appare sopra l'oggetto visto direttamente. Tali miraggi sono spesso osservati in montagna o sopra il mare, ecco come si possono vedere oggetti situati sotto l'orizzonte. I pied-de-vent sono raggi solari che passano tra le nuvole e visti in controluce, raggi che vengono poi percepiti come un raggio di luce nel cielo o come una "pioggia di luce".

Esistono anche varie manifestazioni dell'elettricità atmosferica sotto forma di luci o rumori, dette elettrometeore . La maggior parte è associata a temporali in cui si verificano improvvise scariche di elettricità. Sono fulmini , fulmini e tuoni . Il fuoco di Sant'Elmo è un tipo specifico di fulmine.

Infine, pur non essendo associate alla meteorologia, le luci polari sono fenomeni luminosi che compaiono negli strati superiori dell'atmosfera sotto forma di archi, fasce o cortine. Le aurore sono frequenti alle alte latitudini dove le particelle ionizzate del vento solare vengono deviate dai poli magnetici e colpiscono l'atmosfera.

Ambiente

Il riscaldamento globale

Il riscaldamento globale è un fenomeno di aumento della temperatura media degli oceani e dell'atmosfera , su scala planetaria e nell'arco di diversi anni. Nel suo significato comune, il termine viene applicato al cambiamento climatico osservato per circa 25 anni, vale a dire a partire dalla fine del XX °  secolo . La maggior parte degli scienziati attribuisce la maggior parte di queste emissioni di riscaldamento alle emissioni di gas serra (GHG) di origine umana. La probabilité que le réchauffement climatique depuis 1950 soit d'origine humaine est de plus de 90 % selon le quatrième rapport du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) chargé d'établir une synthèse des connaissances scientifiques actuelles sur le soggetto. Questa tesi è contestata solo da una minoranza di personalità.

L' American Meteorological Society afferma che il cambiamento climatico sta esacerbando gli eventi meteorologici estremi.

Climatologia applicata

In quanto disciplina che misura diverse fonti di energia o risorse rinnovabili ( sole , vento , precipitazioni , ecc.), la meteorologia consente di misurare le quantità di energia rinnovabile e di acqua disponibili e di prevederne la disponibilità nel tempo. Migliora l'identificazione delle situazioni più favorevoli per le fonti alternative di energia, che possono aiutare a limitare il riscaldamento globale e consentire l' habitat bioclimatico e le esigenze di efficienza energetica di adattarsi meglio a ciascun contesto climatico.

Gli anglofoni parlano anche di biometeorologia, e in Francia vengono distribuiti corsi di formazione specializzati in campo ambientale, tra gli altri da Météo-France che propone moduli come "Meteorologia ambientale", "Meteorologia per il potenziale eolico  " e "Ambiente".

Anche l' epidemiologia e l' epidemiologia del paesaggio fanno appello alla scienza del clima.

Fenomeni legati alle condizioni meteorologiche

Note e riferimenti

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Vedi anche

Bibliografia

"Opera in onore di Jean Mounier"

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  • Richard Leduc e Raymond Gervais , Conoscere la meteorologia , University of Quebec Press ,, 299  pag. ( ISBN  978-2-7605-0365-6 e 2-7605-0365-8 , leggi online )
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    (con in particolare un'analisi completa su Le Verrier e gli inizi della previsione meteorologica scientifica, e un capitolo sulla storia dei meteorologi "dilettanti")
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  • Gavin Pretor-Pinney ( traduzione  dall'inglese), Le guide du chasseur de ciel , Parigi, Éditions Jean-Claude Lattès , coll.  "Le avventure della conoscenza",, 378  pag. ( ISBN  978-2-7096-2847-1 )
    (Traduzione di Judith Coppel-Grozdanovitch dalla guida di The Cloudspotter, Hodder & Stoughton, Londra, 2006)
  • Sylvie Malardel , Fondamenti di meteorologia, 2 ° edizione , Toulouse, Cépaduès ,, 711  pag. ( ISBN  978-2-85428-851-3 )
  • Joël Collado e Jean-Christophe Vincendon , Le professioni meteorologiche, storia e patrimonio , Carbonne, Nouvelles Éditions Loubatières,, 176  pag. ( ISBN  978-2-86266-706-5 )

Articoli Correlati

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