Scienze della Terra

Obiettivi della lezione

• Descrivi le caratteristiche delle masse d’aria e come ottengono quelle caratteristiche.
• Discuti cosa succede quando le masse d’aria si incontrano.
• Elenca le differenze tra i fronti stazionari, freddi, caldi e occlusi.

il Vocabolario

• massa d’aria
• fronte freddo
• anteriore
• occluso anteriore
• squall line
• fermo anteriore
• fronte caldo

Introduzione

Il tempo in una posizione spesso dipende da che tipo di massa d’aria è finita. Un altro fattore chiave è se il punto è sotto un fronte, il luogo di incontro di due masse d’aria. Le caratteristiche delle masse d’aria e le loro interazioni determinano se il tempo su un’area è costante o se ci sono rapidi cambiamenti.

Masse d’aria

Una massa d’aria è un lotto di aria che ha quasi la stessa temperatura e umidità (Figura sotto). Una massa d’aria acquisisce queste caratteristiche sopra un’area di terra o acqua nota come regione di origine. Quando la massa d’aria si trova su una regione per diversi giorni, o più a lungo, raccoglie le caratteristiche distinte di temperatura e umidità di quella regione.

Formazione di massa d’aria

Le masse d’aria si formano su una vasta area; possono essere 1.600 km (1.000 miglia) e diversi chilometri di spessore. Le masse d’aria si formano principalmente nelle zone ad alta pressione, più comunemente nelle regioni polari e tropicali. Le zone temperate sono normalmente troppo instabili perché si formino masse d’aria. Invece, le masse d’aria si muovono attraverso le zone temperate in modo che le medie latitudini siano inclini ad avere un clima interessante.

Cosa significa una massa d’aria con il simbolo cPk? Il simbolo cPk è una massa d’aria con una regione di origine polare continentale che è più fredda della regione su cui si sta ora spostando.

Movimento della massa d’aria

Le masse d’aria vengono lentamente spinte da venti ad alto livello. Quando una massa d’aria si sposta su una nuova regione, condivide la sua temperatura e umidità con quella regione. Quindi la temperatura e l’umidità di una particolare posizione dipendono in parte dalle caratteristiche della massa d’aria che si trova su di essa.

Le tempeste sorgono se la massa d’aria e la regione su cui si muove hanno caratteristiche diverse. Ad esempio, quando una massa d’aria più fredda si sposta su un terreno più caldo, lo strato inferiore dell’aria viene riscaldato. Quell’aria si alza, formando nuvole, pioggia e talvolta temporali. In che modo una massa d’aria in movimento formerebbe un’inversione? Quando una massa d’aria più calda viaggia su un terreno più freddo, lo strato inferiore dell’aria si raffredda e, a causa della sua alta densità, viene intrappolato vicino al terreno.

In generale, le masse d’aria fredda tendono a fluire verso l’equatore e le masse d’aria calda tendono a fluire verso i poli. Questo porta calore alle aree fredde e raffredda le aree calde. È uno dei tanti processi che agiscono per bilanciare le temperature del pianeta.

Una guida online dell’Università dell’Illinois su masse d’aria e fronti si trova qui:http://ww2010.atmos.uiuc.edu/%28Gh%29/guides/mtr/af/home.rxml.

Fronti

Due masse d’aria si incontrano su un fronte. In un fronte, le due masse d’aria hanno densità diverse e non si mescolano facilmente. Una massa d’aria viene sollevata sopra l’altra, creando una zona di bassa pressione. Se l’aria sollevata è umida, ci saranno condensa e precipitazioni. I venti sono comuni a un fronte. Maggiore è la differenza di temperatura tra le due masse d’aria, più forti saranno i venti. I fronti sono la causa principale del tempo tempestoso.

Il resto di questa sezione sarà dedicato a quattro tipi di fronti. Tre di questi fronti si muovono e uno è fermo. Con fronti freddi e fronti caldi, la massa d’aria sul bordo anteriore del fronte dà il nome al fronte. In altre parole, un fronte freddo è proprio sul bordo d’attacco dell’aria fredda in movimento e un fronte caldo segna il bordo d’attacco dell’aria calda in movimento.

Fronte stazionario

Su un fronte stazionario le masse d’aria non si muovono (Figura sotto). Un fronte può diventare stazionario se una massa d’aria viene fermata da una barriera, come una catena montuosa.

Un fronte stazionario può portare giorni di pioggia, pioggerellina e nebbia. I venti di solito soffiano paralleli alla parte anteriore, ma in direzioni opposte. Dopo diversi giorni, il fronte probabilmente si romperà.

Fronti freddi

Quando una massa d’aria fredda prende il posto di una massa d’aria calda, c’è un fronte freddo (Figura sotto).

Immagina di trovarti in un punto mentre si avvicina un fronte freddo. Lungo il fronte freddo, l’aria fredda più densa spinge verso l’alto l’aria calda, causando la diminuzione della pressione dell’aria (Figura sopra). Se l’umidità è abbastanza alta, alcuni tipi di nubi cumuliformi cresceranno. In alto nell’atmosfera, i venti soffiano cristalli di ghiaccio dalle cime di queste nuvole per creare cirrostrato e cirri. Nella parte anteriore, ci sarà una linea di rovesci di pioggia, acquazzoni di neve o temporali con venti ventosi (Figura sotto). Una linea di squall è una linea di forti temporali che si forma lungo un fronte freddo. Dietro la parte anteriore c’è la massa d’aria fredda. Questa massa è più secca, quindi le precipitazioni si fermano. Il tempo può essere freddo e chiaro o solo parzialmente nuvoloso. I venti possono continuare a soffiare nella zona di bassa pressione nella parte anteriore.

Il tempo su un fronte freddo varia con la stagione.

• primavera ed estate: L’aria è instabile quindi possono formarsi temporali o tornado.
• primavera: se il gradiente di temperatura è alto, forti venti soffiano.
• autunno: forti piogge cadono su una vasta area.
• inverno: È probabile che la massa d’aria fredda si sia formata nell’Artico gelido, quindi ci sono temperature gelide e forti nevi.

Fronti caldi

Su un fronte caldo, una massa d’aria calda scivola su una massa d’aria fredda (Figura sotto). Quando l’aria calda e meno densa si sposta sull’aria più fredda e densa, l’atmosfera è relativamente stabile.

Immagina di essere a terra in inverno sotto una fredda massa d’aria invernale con un fronte caldo che si avvicina. Il passaggio dall’aria fredda all’aria calda avviene su una lunga distanza, quindi i primi segni di cambiamento del tempo appaiono molto prima che il fronte sia effettivamente su di te. Inizialmente, l’aria è fredda: la massa d’aria fredda è sopra di te e la massa d’aria calda è sopra di essa. Alti cirri segnano il passaggio da una massa d’aria all’altra.

Nel corso del tempo, i cirri diventano più spessi e si formano nuvole di cirrostrato. Mentre il fronte si avvicina, appaiono le nuvole di altocumulus e altostratus e il cielo diventa grigio. Poiché è inverno, cadono i fiocchi di neve. Le nuvole si addensano e si formano nuvole di nimbostrato. Nevicata aumenta. I venti si rafforzano man mano che la bassa pressione si avvicina. Man mano che la parte anteriore si avvicina, la massa d’aria fredda è appena sopra di te, ma la massa d’aria calda non è troppo al di sopra di quella. Il tempo peggiora. Mentre la massa d’aria calda si avvicina, le temperature aumentano e la neve si trasforma in nevischio e pioggia gelida. L’aria calda e fredda si mescolano nella parte anteriore, portando alla formazione di nuvole di stratus e nebbia (Figura sotto).

Fronte occluso

Un fronte occluso di solito si forma attorno a un sistema a bassa pressione (Figura sotto). L’occlusione inizia quando un fronte freddo raggiunge un fronte caldo. Le masse d’aria, in ordine da davanti a dietro, sono fredde, calde e poi di nuovo fredde.

L’effetto Coriolis curva il confine dove i due fronti si incontrano verso il polo. Se la massa d’aria che arriva terza è più fredda di una delle prime due masse d’aria, quella massa d’aria scivola sotto entrambe. Questo è chiamato un’occlusione fredda. Se la massa d’aria che arriva terza è calda, quella massa d’aria cavalca l’altra massa d’aria. Questo è chiamato un’occlusione calda (Figura sotto).

Il tempo su un fronte occluso è particolarmente feroce proprio all’occlusione. Precipitazioni e venti mutevoli sono tipici. La costa del Pacifico ha frequenti fronti occlusi.

Il tempo viene esplorato in questo video su National Geographic Video, Disastri naturali, frane e altro: Meteo 101

Riepilogo della lezione

• Una massa d’aria assume le caratteristiche di temperatura e umidità del luogo in cui ha origine. Le masse d’aria si incontrano al fronte.
• I fronti stazionari rimangono intrappolati sul posto; il tempo che portano dura per molti giorni.
• Su un fronte freddo, una massa d’aria fredda forza una massa d’aria calda verso l’alto.
• Su un fronte caldo, la massa d’aria calda scivola sopra la massa d’aria fredda.
• In un fronte occluso, un fronte caldo supera un fronte freddo, che crea tempo variabile.

Domande di revisione

1. Che tipo di massa d’aria viene creata se un lotto di aria si trova sopra l’Oceano Pacifico equatoriale per alcuni giorni? Qual è il simbolo per questo tipo di massa d’aria?
2. Quali condizioni devono essere presenti affinché l’aria si trovi su un luogo abbastanza a lungo da acquisire le caratteristiche del terreno o dell’acqua sottostante?
3. In che modo la latitudine influisce sulla creazione di masse d’aria nelle zone tropicali, temperate e polari?
4. Perché le direzioni fronti si muovono nell’emisfero australe un’immagine speculare delle direzioni che si muovono nell’emisfero settentrionale?
5. In che modo un fronte fisso è diverso da un fronte freddo o caldo?
6. Che tipo di tempo sperimenterai mentre un fronte freddo ti passa sopra?
7. Che tipo di tempo sperimenterai mentre un fronte caldo ti passa sopra?
8. Come si forma un’occlusione?
9. Quale situazione crea un’occlusione fredda e cosa crea un’occlusione calda?

Maggiori Lettura / Supplementare Link

• Fronte Freddo animazione, Goddard Space Flight Center: http://svs.gsfc.nasa.gov/vis/a000000/a002200/a002203/index.html
• La University of Illinois guida online meteo nozioni di base: http://ww2010.atmos.uiuc.edu/%28Gl%29/guides/mtr/af/frnts/wfrnt/prcp.rxml

considerazioni

• Come fare i vari tipi di fronti portare a diversi tipi di clima?
• Perché alcune regioni sono soggette a determinati tipi di fronti meteorologici e altre regioni sono soggette ad altri tipi di fronti meteorologici?
• Perché il tempo a volte cambia così rapidamente e talvolta rimane molto simile per molti giorni?