La pioggia è la più comune precipitazione atmosferica e si forma quando gocce separate di acqua cadono al suolo dalle nuvole. La quantità di pioggia caduta viene misurata dai pluviometri in millimetri di accumulo. A tale misura, detta anche altezza pluviometrica, corrispondono altrettanti litri d’acqua piovana su una superficie di un metro quadrato. I millimetri di pioggia caduti in un’ora definiscono quella che viene chiamata dai meteorologi intensità della pioggia; in base a ciò la pioggia viene distinta in vari tipi:

• pioviggine (< 1 mm ogni ora);
• pioggia debole (1 – 2 mm/h);
• pioggia leggera (2 – 4 mm/h);
• pioggia moderata (4 – 6 mm/h);
• pioggia forte (> 6 mm/h);
• rovescio (> 10 mm/h);
• nubifragio (> 30 mm/h).

La pioggia gioca un ruolo fondamentale nel ciclo dell’acqua, nel quale il liquido che evapora dagli oceani sotto forma di vapore si condensa nelle nuvole e cade di nuovo a terra, ritornando negli oceani attraverso il ruscellamento, i laghi, i fiumi e le falde sotterranee, per ripetere nuovamente il ciclo. In tal modo si rende disponibile alla biosfera, permettendo lo sviluppo della flora e della fauna e l’abitabilità agli esseri umani.

Formazione della pioggia

Una nube è formata da miliardi di goccioline d’acqua, ciascuna delle quali è a sua volta formata da circa 550 milioni di molecole d’acqua. Queste goccioline sono il risultato dell’evaporazione dell’acqua da oceani, mari, corsi d’acqua dolce, vegetazione e suolo. Il vapore acqueoviene quindi portato verso l’alto da correnti ascendenti; salendo, l’aria si raffredda e raggiunge la saturazione. Tuttavia questo non è sufficiente per provocare la condensazione del vapore, dato che la goccia d’acqua formatasi tende a sua volta ad evaporare. In condizioni normali non si potrebbe avere la condensazione del vapore e quindi la formazione di nubi, neanche in presenza di sovrasaturazioni del 500%. Fortunatamente, nell’aria sono presenti particelle di pulviscolo atmosferico e cristalli di ghiaccio che agiscono come “nuclei igroscopici” o “di condensazione” (di dimensioni comprese tra 0,1 e 4 µm) che promuovono e agevolano la trasformazione di stato delle particelle di vapore. Le precipitazioni e quindi la pioggia possono avvenire però solo quando la forza peso risulterà maggiore della resistenza offerta dal moto ascendente che ha portato alla formazione della nube stessa e che tende a mantenere le goccioline in sospensione. Occorrono centinaia di milioni di goccioline di nube per formare una goccia di pioggia del diametro compreso tra 200 µm e qualche millimetro. I due principali meccanismi di formazione sono l’accrescimento per coalescenza e il processo Bergeron-Findeisen.

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Accrescimento per coalescenza

Questo fenomeno accade nelle cosiddette nubi calde con temperatura superiore a 0 °C. Le goccioline di nube più grandi, spinte verso l’alto dalle correnti ascendenti, collidono con le goccioline più piccole e in seguito a ciò, aumentano di dimensioni. Una volta raggiunto il diametro di 200 µm, le correnti ascensionali non sono più in grado di mantenerle in sospensione e quindi cominciano a cadere, ingrandendosi ulteriormente. Il processo è particolarmente efficace nel caso di moti turbolenti.

Processo Bergeron-Findeisen

Nelle cosiddette nubi fredde, immerse nell’atmosfera a temperature inferiori a 0 °C, il processo avviene a causa dei nuclei glaciogeni che attraggono su sé stessi le goccioline di vapore, formando microcristalli di ghiaccio. Questi s’ingrandiscono attirando le molecole di vapore, che perdono così più molecole per l’evaporazione di quante non ne perdano i microcristalli di ghiaccio. Questo è dovuto al differente valore della tensione di vapore fra il ghiaccio e l’acqua liquida. Con questo processo si producono cristalli di ghiaccio di qualche centinaio di micrometri, che risultano grandi abbastanza per cadere dalla nuvola. Durante la caduta questi cristalli possono ingrandirsi ancora per coalescenza, sia urtando gocce e goccioline sopraffuse, sia scontrandosi con altri cristalli. Una volta usciti dalla nube, se la temperatura rimane negativa o poco superiore allo zero cadono come cristalli di neve, altrimenti si trasformano in gocce di pioggia.

Cause della pioggia

Nonostante il meccanismo di formazione della pioggia sia sempre pressoché lo stesso, le cause dell’innesco di questo fenomeno possono avere varie origini:

• lo scontro tra fronti caldi e freddi che provoca un moto ascendente di aria umida, che raggiunge quindi il punto di rugiada e inizia il processo di coalescenza.
• la pioggia convettiva, causata da un forte riscaldamento del suolo diurno che provoca un moto convettivo di umidità anche molto intenso che può scatenare temporali, in genere limitati ad un’area geografica circoscritta.
• il sollevamento orografico per via della morfologia del terreno che obbliga aria umida a risalire e quindi scaricare l’acqua sotto forma di pioggia. È tipico in questo caso la formazione di un’ombra pluviometrica.
• grandi eventi atmosferici che periodicamente provocano la pioggia, come i monsoni o i cicloni tropicali.
• tecniche artificiali come l’inseminazione delle nuvole.

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