Apri il menu principale

Meteorologia

branca delle scienze dell'atmosfera

La meteorologia[1] è il ramo delle scienze dell'atmosfera che studia i fenomeni fisici che avvengono nell'atmosfera terrestre (troposfera) e responsabili del tempo atmosferico. Lo studio dell'atmosfera è lo studio dei suoi parametri fondamentali e delle leggi fisiche o processi che intercorrono tra essi: temperatura dell'aria, umidità atmosferica, pressione atmosferica, radiazione solare, vento.

È uno studio sia sperimentale, che fa largo uso di osservazioni e misurazioni dirette e indirette a mezzo di stazioni meteorologiche, sonde, razzi, palloni e satelliti meteorologici equipaggiati della necessaria strumentazione, sia teorico, facente cioè uso dell'astrazione propria del linguaggio della fisica matematica per la quantificazione delle leggi fisiche appartenenti alla fisica dell'atmosfera.

I due approcci confluiscono nel risultato finale ovvero l'ideazione, l'implementazione e l'inizializzazione di modelli matematici in grado di ottenere una previsione o prognosi a breve scadenza dei vari fenomeni atmosferici (nubi, perturbazioni, vento, precipitazioni tramite i cosiddetti modelli meteorologici) su un dato territorio (previsione del tempo).

Indice

StoriaModifica

 Lo stesso argomento in dettaglio: Storia della meteorologia.
 
Rappresentazione di venti e meteorologia in una tavola degli Acta Eruditorum del 1716

Il termine deriva dal greco μετεωρολογία, meteōrología, da μετέωρος metéōros, "elevato" e λέγω légō, "parlo", quindi "discorso razionale intorno agli oggetti alti". La parola μετέωρος ha un'etimologia incerta, forse da μετά metá "con, dopo" e αἴρω áirō "alzo".[2]

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 neve tonda).

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 di calcolo che caratterizzano l'elaborazione a mezzo di un modello meteorologico.

DescrizioneModifica

Tempo meteorologico e climaModifica

 Lo stesso argomento in dettaglio: Tempo meteorologico e 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. 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 osservando i parametri atmosferici sul lungo periodo. Tuttavia occorre sottolineare che mentre il tempo atmosferico è definito come l'insieme delle condizioni atmosferiche in un certo istante temporale 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 stabilito dall'Organizzazione Meteorologica Mondiale (WMO), per cui talune analisi che si riferiscono in primis all'ambito meteorologico non possono essere estese all'ambito climatologico essendo questo una media statistica sul lungo periodo. La disciplina che si occupa invece dello studio del clima è la climatologia. Quindi la Meteorologia ha come finalità ultime la comprensione dei fenomeni atmosferici a breve scadenza con relativa previsione, la climatologia studia invece i processi dinamici che modificano le condizioni atmosferiche medie a lunga scadenza come ad esempio i cambiamenti climatici.

Principali fenomeni meteorologiciModifica

 
Mappa barometrica di situazione
 Lo stesso argomento in dettaglio: Fisica dell'atmosfera.

L'atmosfera terrestre è un gigantesco sistema fluidodinamico, accoppiato con il sistema oceanico, la biosfera e la criosfera, e mosso da una sorgente di energia termica sotto forma di radiazioni che è il Sole. La natura dinamica e intrinsecamente caotica o turbolenta dell'atmosfera si esplica attraverso la circolazione generale dell'atmosfera e una serie innumerevole di fenomeni atmosferici cui quotidianamente osserviamo. Gran parte di questi fenomeni possono essere inclusi in tre grandi categorie di processi:

Le prime due categorie di processi sono intimamente connesse giacché evaporazione, condensazione e formazioni cicloniche contribuiscono anch'esse al trasporto dell'energia nel sistema sia in verticale che in orizzontale e allo stesso tempo da essi innescati.

I vari fenomeni meteorologici sono classificati all'interno della cosiddetta scala dei moti atmosferici a seconda delle dimensioni del territorio, del tipo di analisi richiesta e dell'intervallo temporale di interesse in cui essi insistono.

StrumentazioniModifica

 Lo stesso argomento in dettaglio: Stazione meteorologica.

L'uomo ha anche costruito nuovi strumenti per osservare le varie interazioni; i seguenti strumenti sono stati approvati dall'Organizzazione Meteorologica Mondiale (WMO) e vengono utilizzati in ogni stazione meteorologica mondiale:

  • radiometri e scatterometri localizzati su satelliti meteorologici misurano l'energia elettromagnetica reirradiata dal pianeta verso lo spazio esterno, fornendo quindi un'immagine dello stato dell'atmosfera e della presenza di nuvole
  • termometri (es. a minima e massima), per la misurazione della temperatura;
  • igrometri, per la misurazione dell'umidità;
  • psicometri;
  • termoigrometri, per la registrazione della temperatura e dell'umidità;
  • pluviometri/pluviografi, per la misurazione delle quantità di pioggia;
  • nivometri (per la misurazione dell'accumulo di neve al suolo;
  • anemometri, per la misurazione della forza e della direzione dei venti;
  • palloni sonda per radiosondaggi: 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);
  • boe galleggianti e navi meteorologiche, per l'osservazione delle condizioni meteorologiche in mare aperto;
  • 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, stimarne l'entità e prevederne l'evoluzione a breve termine (nowcasting), e 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:
  • satelliti meteorologici, cioè satelliti che ruotano attorno alla terra per inviare al suolo immagini del movimento delle nubi e le mappe della temperatura. I satelliti si dividono in geostazionari e a orbita polare. Si possono visualizzare le immagini dei satelliti su molti siti web.

Ambiti di studioModifica

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

Previsioni meteorologicheModifica

 Lo stesso argomento in dettaglio: Previsione meteorologica.

Le previsioni meteorologiche si ottengono solitamente dalla seguente procedura:

  1. osservazione e misurazione delle variabili atmosferiche (es. velocità e direzione del vento, temperatura dell'aria, umidità, pressione);
  2. trascrizione, studio ed elaborazione dei dati rilevati su carte sinottiche o assimilando i dati attraverso modelli matematici che girano su calcolatori numerici, dove in quest'ultimo caso, viene prodotta la situazione meteorologica di un determinato momento, chiamata analisi;
  3. prognosi futura a partire dalle carte sinottiche oppure facendo evolvere la condizione iniziale tramite uso dei modelli matematici meteorologici (previsione).

Osservazione e raccolta dei datiModifica

 
Immagine del NOAA

Le attuali previsioni meteorologiche nascono solo dopo l'osservazione e la raccolta di dati sulle condizioni atmosferiche attuali dalle stazioni meteorologiche della rete o del grigliato del modello.

Elaborazione, trascrizione e studio dei datiModifica

A partire dai dati delle stazioni meteo, questi vengono trascritti sulle carte meteorologiche mediante simboli convenzionali confrontano e studiando i dati ricevuti dalle diverse stazioni meteorologiche al fine di ottenere carte meteorologiche di situazione. 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 e umidità differenti. Questi si dividono in due tipi:
    • fronti caldi, quando una massa d'aria più calda (quindi anche più umida) si avvicina a 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 a 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.

Questa fase di analisi consente di analizzare lo stato iniziale (attuale) dell'atmosfera (situazione) e fino all'avvento dei modelli matematici e dei supercalcolatori costituiva di fatto il primo passo verso il tracciamento delle carte meteorologiche di previsione e la successiva fase di prognosi attraverso le conoscenze empiriche accumulate dal meteorologo sulla dinamica dell'atmosfera. Con l'avvento di modelli matematici e supercalcolatori questa fase consiste principalmente nell'adattamento dei dati rilevati, spazialmente non omogenei, ai punti del grigliato atmosferico relativo al modello tramite tecniche di interpolazione ed estrapolazione che minimizzino in qualche modo gli inevitabili errori di approssimazione (data assimilation).

Prognosi futura tramite modelliModifica

 Lo stesso argomento in dettaglio: Modelli numerici di previsione meteorologica.
 
Carta meteorologica di previsione a 500 hp

I modelli numerici di previsione meteorologica sono simulazioni informatiche dell'atmosfera attraverso l'uso di supercomputer. Esse fanno evolvere lo stato dell'atmosfera in avanti nel tempo usando le leggi della fisica, in particolare del trasferimento radiativo e della fluidodinamica, inizializzando le variabili delle equazioni differenziali con i dati meteorologici precedentemente raccolti e pre-elaborati ovvero sfruttando l'analisi meteorologica precedente come punto di partenza della prognosi. Le complicate equazioni che governano il modo in cui lo stato di un fluido cambia nel tempo e irrisolvibili analiticamente richiedono tecniche di analisi numerica, da cui i detti modelli numerici, accoppiate all'uso di supercomputer per risolverle. Il risultato del modello fornisce la base della previsione meteorologica.[3]

NoteModifica

  1. ^ Anche se spesso viene usata, la grafia metereologia non è corretta, come dimostra l'etimologia greca; cfr. anche l'abbreviazione meteo.
  2. ^ Franco Montanari, Vocabolario della lingua greca, Torino, Loescher, 1995, p. 1276.
  3. ^ United Kingdom Met Office. Numerical weather prediction.[collegamento interrotto] Consultato il 16-02-2007.

BibliografiaModifica

Voci correlateModifica

Altri progettiModifica

Collegamenti esterniModifica

Organizzazioni internazionaliModifica

Controllo di autoritàGND (DE4038953-4
  Portale Meteorologia: accedi alle voci di Wikipedia che trattano di meteorologia