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L’umidità atmosferica

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L’umidità atmosferica. Quando parliamo di umidità, ci riferiamo a uno dei vari modi di specificare il contenuto di vapore acqueo nell’atmosfera. Umidità assoluta = massa di vapore presente per unità di volume espressa in grammi/metro cubo. Si può figurare come la densità di vapore

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l umidit atmosferica
L’umidità atmosferica

Quando parliamo di umidità, ci riferiamo a uno dei vari modi di specificare il contenuto di vapore acqueo nell’atmosfera

  • Umidità assoluta = massa di vapore presente per unità di volume espressa in grammi/metro cubo. Si può figurare come la densità di vapore
  • Umidità specifica = massa di vapore contenuto in una unità di massa di aria (aria secca più vapore) espressa in grammi/kilogrammo. Questa misura, dipendendo solo dalla massa e non cambia al variare di temperatura o pressione.
  • Umidità relativa = rapporto percentuale tra il vapore acqueo contenuto in una unità di volume di aria e il vapore acqueo necessario per raggiungere la saturazione a una data temperatura
  • Rapporto di mescolanza = massa di vapore acqueo contenuto in una unità di massa di aria secca. Espresso in grammi/kilogrammo
  • Temperatura di rugiada = temperatura alla quale deve essere raffreddata l’aria, a pressione costante e contenuto di vapore costante, affinchè raggiunga la saturazione.
l umidit atmosferica4
L’umidità atmosferica

Un’altra misura per determinare la quantità di vapore acqueo presente nell’atmosfera è la pressione che le molecole di vapore acqueo esercitano: La pressione di vapore

La frazione di pressione esercitata da un gas in una miscela di gas, dipende dalla frazione di molecole di quel gas

Es. se la pressione atmosferica è di 1000 hpa e la frazione di vapore acqueo è uguale all’ 1%, la pressione di vapore sarà uguale a 10 hpa

l umidit atmosferica5
L’umidità atmosferica

La pressione di vapore di saturazione è la massima pressione di vapore ad una data temperatura

relative humidity and dew point
Relative Humidity and Dew Point

Parcel B

Parcel A

Pressure at 1000 mb

T = 10 oC (50 oF)

e = 12.3 mb

es = 12.3 mb

T = 20 oC (68 oF)

e = 12.3 mb

es = 23.7 mb

RH = (e / es) x 100 = 100%

RH = (e / es) x 100 = 52%

Therefore: Td = 10 oC for Parcel B

Dew point = Temperature to which air must be cooled at constant pressure to reach saturation. It is a measure of the air’s actual water vapor content.

Relative Humidity is a measure of the degree of saturation of the air.

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La stabilità atmosferica

I principali “attori” che intervengono nella determinazione della stabilità atmosferica sono:

La pressione = forza/superficie. Se una particella d’aria ha una pressione maggiore dell’ambiente circostante, si espande

La densità = massa/volume

La temperatura

Il contenuto di umidità

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La stabilità atmosferica

Pressione, Temperatura e Volume di una particella di gas sono legate dalla relazione :

Per un gas ideale:

dove n è il numero di Moli del Gas e R è la costante dei gas

Se due particelle di gas hanno la stessa pressione, allora il gas più caldo ha una densità minore

Questo dipende dal fatto che la formula dei gas perfetti può essere scritta

la stabilit atmosferica1
La stabilità atmosferica
  • Processo Adiabatico
    • In una particella d’aria che si espande, senza scambi di calore con l’ambiente circostante, aumentano il suo volume, e diminuiscono la pressione e la temperatura
    • In meteorologia ci concentriamo sulle varizioni di temperatura
    • Un processo adiabatico è reversibile
  • Se la particella d’aria non raggiunge la saturazione, il raffreddamento o il riscaldamento avviene con un gradiente adiabatico secco
  • Constante nella nostra atmosfera 10 oC / km
  • Se la particella d’aria raggiunge la condensazione il raffreddamento avviene con un gradiente minore: Gradiente adiabatico umido = 6°C /Km Perche?
la stabilit atmosferica2
La stabilità atmosferica
  • Se la particella d’aria raggiunge la condensazione
    • Condensazione (RH = 100%), Rilascio di calore latente
    • Calore Latente attenua in parte il raffreddamento
    • Il raffreddamento avviene con un gradiente minore: Gradiente adiabatico umido
    • Non è costante, varia con la temperatura e l’umidità

Valore medio ~ 6 oC / km

    • Non è reversibile (calore aggiunto, umidità rimossa)
      • Processo pseudo-adiabatico
il diagramma termodinamico
Il diagramma termodinamico
  • Modo conveniente di visualizzare la struttura verticale dell’atmosfera
  • Determina quantità meteorologiche non rilevate
  • Sia osservazioni mediante radiosonde, che previsioni da modelli
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Skew-T diagram

Dry adiabats

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Skew-T diagram

Moist adiabats

slide26

Skew-T diagram

Saturation Mixing Ratio