Pioggia: come si forma, perché cade e quanti tipi esistono?

MEDICINA ONLINE TUONO LAMPO FULMINE SAETTA DIFFERENZA NEVE GRANDINE PIOGGIA NEVISCHIO GHIACCIO TEMPORALE ROVESCIO TEMPESTA NEVE ARTIFICIALE TECNICA NATURALE TORNADO TROMBA D'ARIA URAGANOLa 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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Neve: cos’è, come si forma, come si verifica la neve sopra i 2 °C

MEDICINA ONLINE TUONO LAMPO FULMINE SAETTA DIFFERENZA NEVE GRANDINE PIOGGIA NEVISCHIO GHIACCIO TEMPORALE ROVESCIO TEMPESTA NEVE ARTIFICIALE TECNICA NATURALE TORNADO TROMBA D'ARIA URAGANO CICLONE TIFONELa neve è un tipo di precipitazione atmosferica che avviene nella forma di acqua ghiacciata cristallina, formata da una moltitudine di minuscoli cristalli di ghiaccio, tutti aventi di base una simmetria esagonale e spesso anche una geometria frattale, ma ognuno di tipo diverso e spesso aggregati tra loro in maniera casuale a formare fiocchi di neve.

Come e in che condizioni si forma la neve?

La neve si forma nell’alta atmosfera quando il vapore acqueo, a temperatura inferiore a 5 °C, brina attorno ai cosiddetti germi cristallini passando dallo stato gassoso a quello solido formando cristalli di ghiaccio i quali cominciano a cadere verso il suolo quando il loro peso supera la spinta contraria di galleggiamento nell’aria e raggiungono il terreno senza fondersi. Questo accade quando la temperatura al suolo è in genere minore di 2 °C (in condizioni di umidità bassa è possibile avere fiocchi al suolo anche a temperature lievemente superiori) e negli strati intermedi non esistono temperature superiori a 0 °C dove la neve possa fondere e diventare acquaneve o pioggia.

Neve sopra i 2 gradi

La neve, in presenza di uno o più dei seguenti fattori:

  • violente precipitazioni,
  • violenti moti verticali,
  • bassa umidità,
  • aria estremamente gelida in quota,

può cadere, anche se per brevi periodi, con temperature positive superiori ai 2 °C (se l’aria nei bassi strati è abbastanza secca la neve può giungere al suolo anche con temperature lievemente superiori).

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Tempesta: come si forma, tipi e classificazione

MEDICINA ONLINE TUONO LAMPO FULMINE SAETTA DIFFERENZA NEVE GRANDINE PIOGGIA NEVISCHIO GHIACCIO TEMPORALE ROVESCIO TEMPESTA NEVE ARTIFICIALE TECNICA NATURALE TORNADO TROMBA D'ARIA URAGANOUna tempesta è un qualunque stato disturbato dell’atmosfera, in particolare che colpisce la superficie terrestre, ed implica condizioni meteorologiche particolarmente severe. Può essere caratterizzata da pioggia intensa, vento forte, tuoni e fulmini ed in questo caso la tempesta prende il nome di temporale.

Come si formano le tempeste?
Le tempeste si formano quando si sviluppa un centro di bassa pressione, con un sistema di alta pressione che lo circonda. Questa combinazione di forze opposte può dare origine a venti e causare la formazione di nubi di tempesta, come i cumulinembi. Piccole, localizzate aree di bassa pressione possono formarsi in seguito alla risalita di aria calda dal suolo caldo, producendo piccoli disturbi come diavoli di sabbia e vortici.

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Tipi di tempesta
Esistono molte varietà e nomi per le tempeste.

  • Bufera – Precipitazione atmosferica caratterizzata dalla presenza di vento molto forte, neve, pioggia e grandine.
  • Tempesta di ghiaccio – Le tempeste di ghiaccio sono una delle più pericolose forme di tempo invernale. Quando le temperature della superficie sono al di sotto della temperatura di congelamento, ma un sottile strato di aria sopra l’aria congelata rimane al di sopra del livello del suolo, la pioggia può cadere nello strato congelante e congelare all’impatto. In genere sono necessari 8 millimetri di accumulo, specialmente in combinazione con condizioni ventose, per far crollare i cavi delle linee elettriche o i rami degli alberi. Le tempeste di ghiaccio inoltre rendono il manto stradale troppo scivoloso per potervi guidare sopra. Le tempeste di ghiaccio possono variare nel giro di ore o giorni e possono bloccare sia piccole città sia grandi centri urbani.
  • Tormenta o tempesta di neve – Esistono varie definizioni per la tormenta, a seconda del tempo e del luogo. In generale, una tormenta è accompagnata da venti molti forti, nevicate intense (accumulando uno strato di almeno 5 centimetri all’ora) e condizioni di freddo intenso (approssimativamente al di sotto di -10 gradi Celsius). Il criterio di suddivisione a seconda della temperatura è caduto in disuso negli Stati Uniti.
  • Tempesta marina – Condizioni di tempesta in mare sono definite da venti sostenuti di 48 nodi (90 km/h) o superiori. Questi sistemi possono affondare navi di ogni tipo e dimensione.
  • Tempesta di fuoco – Le tempeste di fuoco sono conflagrazioni che raggiungono una tale intensità da creare e mantenere i propri sistemi di vento. È principalmente un fenomeno naturale, che si genera durante i più grandi incendi boschivi. L’incendio di Peshtigo è un esempio di tempesta di fuoco. Le tempeste di fuoco possono anche essere deliberatamente provocate per la distruzione di obiettivi, come avvenuto per il bombardamento di Dresda e per i bombardamenti di Tokyo durante la seconda guerra mondiale. Le detonazioni nucleari generano quasi immancabilmente tempeste di fuoco.
  • Diavolo di sabbia – Piccolo, localizzato fenomeno di aria ascendente.
  • Tempesta di vento – Condizione meteorologica severa per venti forti e poca pioggia (o nulla), come le tempeste di vento europee.
  • Burrasca – Tempesta extratropicale con venti sostenuti tra i 34 e i 48 nodi (63–90 km/h).
  • Temporale – Un temporale è un tipo di tempesta che genera fulmini e conseguenti tuoni, normalmente accompagnato da intense precipitazioni. I temporali avvengono in tutto il mondo, con maggiore frequenza nelle foreste pluviali delle regioni tropicali, dove sussistono condizioni di alta umidità e temperatura insieme con instabilità atmosferica. Queste tempeste avvengono quando alti livelli di condensa si formano in un volume di aria instabile con un conseguente profondo e rapido spostamento verso l’alto nell’atmosfera. Il calore genera potenti correnti ascensionali di aria che turbinano verso la tropopausa. L’aria fredda discendente produce forti correnti d’aria discensionali al di sotto della tempesta. Le singole nuvole possono misurare dai 2 ai 10 km.
  • Ciclone tropicale – Un ciclone tropicale è una tempesta caratterizzata dall’essere un sistema in cui la circolazione è chiusa intorno a un centro di bassa pressione, alimentato da calore rilasciato quando l’aria umida risale e condensa. Il nome sottolinea le sue origini nei tropici e la sua natura ciclonica. I cicloni tropicali si distinguono dalle altre tempeste cicloniche come nor’easter o depressioni polari per il meccanismo calorico con cui vengono alimentate, che le rende sistemi a “nucleo caldo”. I cicloni tropicali si formano negli oceani se le condizioni nell’area sono favorevolie, a seconda della loro forza e posizione, vengono chiamati in modo diverso, come depressione tropicaletempesta tropicaleuragano o tifone.
  • Tempesta di grandine – Un tipo di tempesta in cui le precipitazioni sono costituite da pezzi di ghiaccio. Le tempeste di grandine avvengono usualmente durante normali temporali. Mentre la maggior parte della grandine che precipita dalle nuvole è relativamente piccola e non pericolosa, ci sono casi in cui grandine con diametro superiore ai 5 centimetri ha causato molti danni e feriti.
  • Tromba d’aria – Una tromba d’aria (o comunemente “tornado”) è una tempesta di vento violenta, di limitata estensione ma potenzialmente distruttiva che avviene sulla terraferma. Usualmente appare come un corpo scuro a forma di imbuto. Spesso i tornado sono preceduti da temporali e da un wall cloud. Sono spesso definite le tempeste più distruttive: possono formarsi ovunque, eccetto che in Antartide. La zona più a rischio, comunque, si trova negli Stati Uniti, la Tornado Alley.

Classificazione delle tempeste
La definizione meteorologica di tempesta terrestre è un vento di 10 o più sulla scala di Beaufort, il che significa vento a una velocità di 24,5 m/s (89 km/h) o più; l’uso popolare del termine è invece meno restrittivo. Le tempeste possono durare dalle 12 alle 200 ore, a seconda della stagione e del luogo geografico. Le tempeste nell’est e nel nordest degli Stati Uniti sono note per la maggiore frequenza di ripetizione e durata, specialmente durante i periodi freddi. Le grandi tempeste terrestri alterano le condizioni oceanografiche che successivamente possono influire sull’abbondanza e sulla distribuzione del cibo: forti correnti, forti maree, aumento dell’insabbiamento, modifiche alla temperatura dell’acqua, ecc.

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