20
set
La quantità di vapore saturo che condensa nel raffreddamento da espansione di una massa d’aria umida in ascesa, dipende dalla temperatura. Ad es., 1 kg d’aria satura che nell’ascesa si raffreddi da 20 a 10 °C, condensa circa 7 gr di vapore, mentre 1 kg d’aria satura che passi da 10 a 0 °C condensa appena 3,5 gr di vapore. La quantità di vapore condensato dipende anche dalla velocità d’ascesa della massa d’aria satura: quanto più essa sale veloce, tanto più sarà il surplus di vapore saturo condensato in un secondo. Ecco perché la quantità di piogge al suolo in un secondo – intensità delle precipitazioni – raggiunge valori notevoli quando una massa d’aria umida, divenuta satura, è abbastanza calda e animata da forti correnti ascendenti. Tali condizioni sono responsabili di nubifragi o alluvioni e si riscontrano nei temporali estivi dopo un periodo di afa, oppure nelle veloci masse d’aria caldo-umide dal Nord Africa, costrette a scavalcare le barriere montuose, quali l’Appennino ligure-toscano o le Prealpi lombardo-piemontesi.
Ogni giorno evaporano 1000 miliardi circa di tonnellate d’acqua. Il vapore liberato da oceani, mari, laghi, fiumi e vegetazione viene trasportato in alto da correnti di varia natura: moti convettivi sopra aree soleggiate, sollevamento forzato sopravvento a ostacoli orografici, sollevamento forzato da parte di fronti, ascendenza ove vi è un ciclone tropicale o extra-tropicale. Nell’ascesa l’aria si raffredda di 1 °C ogni 100 metri, fino a raggiungere la saturazione. A questo punto ci aspetteremmo che, qualora l’ascesa prosegua, l’ulteriore raffreddamento causi l’unione delle molecole di vapore eccedente generando così goccioline di nube (droplet). In realtà il processo non è così spontaneo, perché la neonata goccia tende a disintegrarsi per evaporazione. In particolare, in condizioni di saturazione, due molecole di vapore potrebbero restare unite solo per un centomilionesimo di secondo; in una goccia di 3 molecole la terza dovrebbe incontrare le altre in tale lasso di tempo e il terzetto risulterebbe 100 volte più stabile, e così via. Nelle nubi però ogni goccia contiene 500 miliardi circa di molecole di vapore. Come è possibile metterle insieme? Ne riparleremo.
Pubblicato il
20 settembre 2011 - Commenti
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13
set
Le nuvole sono un tipico esempio di di condenza e evaporazione del vapore acqueo.
Diventa meteorogolo
L'acqua è presente nell'atmosfera in tutte le fasi (solida, liquida e gassosa ).
La fase solida, oltre che nei ghiacci polari e nella neve, è presente anche nella grandine e nella brina. Anche le nubi oltre 6000 metri circa (cirri ) sono costituite da aghetti di ghiaccio di appena qualche decina di micron (1 micron = 1 millesimo di millimetro).
Allo stato liquido invece l'acqua si trova nell'atmosfera sia nelle goccioline sferiche ( droplets ) delle nebbie (diametro 5-10 micron) e delle nubi basse e medie ( diametro 20-60 micron ) sia nelle gocce di pioggia (raindrops; diametro 0.2-5 mm).
Ma la maggior parte dell'acqua in atmosfera è sotto forma di vapore, con una concentrazione media intorno 4000 ppm ( ovvero su 4000 molecole di vapore per ogni milione di molecole d’aria).
Il vapore acqueo è
presente quasi esclusivamente nella troposfera e, sebbene la sua
concentrazione, oltre che mutevole da un giorno all’altro, sia, come
appena visto, piuttosto modesta, il suo ruolo è fondamentale per la
terra per numerosi motivi:
- senza la condensazione e l’evaporazione non esisterebbero i tipici fenomeni del tempo come nubi e precipitazioni;
- l’evaporazione
da parte delle distese liquide al suolo (mari, laghi, fiumi) e da parte
delle piante è - insieme, all’irraggiamento, ai moti turbolenti e ai
moti convettivi - un processo fondamentale per trasferire all’atmosfera
il calore solare catturato dal suolo;
- il grado di
stabilità dell’atmosfera (ovvero la sua propensione a favorire, al suo
interno, moti verticali) è legata alla concentrazione di vapore
acqueo;
- droplets e
raindrops hanno un ruolo primario nel rimuovere gli inquinanti
atmosferici, rispettivamente attraverso i meccanismi di rainout e washout. Ma tali processi sono poi però provocano le piogge acide;
- il vapore acqueo e le nubi sono la principale causa dello effetto serra, senza il cui apporto, in termini di calore restituito alla terra, il pianeta sarebbe in media più freddo di circa 33 gradi;
- la
concentrazione di vapore acqueo controlla, insieme alla temperatura e
alla ventilazione, il grado di confort o di o disagio fisiologico
ambientale avvertito dal nostro organismo.
Pubblicato il
13 settembre 2011 - Commenti
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