Dispensa n.8

La pressione atmosferica. Le isobare. La carta dell'analisi al suolo.

L'osservatore del tempo, una volta esaminati gli strumenti meteorologici, compila un messaggio (ad esempio, il METAR), e invia il messaggio ad un centro di raccolta dei dati. Qui finisce il suo compito.

Il centro di raccolta a sua volta può trasmettere i dati ad un centro superiore, che riceve dati anche da altri centri di pari livello.

Alla fine di questo accentramento c'è un luogo in cui i dati vengono analizzati, e qui comincia il compito del previsore.

L'analisi migliore posso farla quando dispongo non tanto della sequenza del tempo su una singola località (cioè come si evolve il tempo con il passare delle ore).

Se poniamo in ordinata la temperatura, e in ascissa il tempo, quello che ottengo è un grafico che rappresenta l'andamento della temperatura con il tempo, ovvero le variazioni che la temperatura ha subito su di una singola località (sede della capannina meteorologica), con il trascorrere delle ore.

Se affronto l'esame del tempo osservando come si comporta un parametro (nel nostro esempio, la temperatura) al di sopra di un singolo luogo, non riuscirò a comprendere le cause del comportamento di quel parametro. Osservando sul diagramma tracciato dalla temperatura una brusca variazione, potrò solo prenderne atto, senza capire cosa l'ha generata.

La migliore analisi potrò farla solo e soltanto se avrò una visione globale del tempo su una determinata area, e più ampia sarà l'area che osservo, più potrò risalire alle cause generatrici.

Per chiarire le idee su questo concetto fondamentale, immaginate di vedere una partita di calcio in televisione. Se la telecamera inquadra un singolo giocatore, potrò apprezzare i virtuosismi di quel giocatore, ma difficilmente riuscirò a capire perchè effettua un movimento al posto di un altro, cioè quali sono le sue reali intenzioni. Se la telecamera indugiasse per tutta la durata della partita su uno stesso giocatore, probabilmente non riusciremmo a comprendere neanche chi al fischio finale, ha vinto o ha perso!

Per riuscire a capire il comportamento del giocatore, dovrò avere una visione più ampia, che inquadri una porzione sufficientemente estesa del campo di gioco. Solo così, ovvero inserendo il giocatore nel suo contesto, avrò la comprensione di quello che sta accadendo.

Ovviamente, a patto che conosca le regole del gioco del calcio!

Tutti gli appassionati di calcio sanno bene quale differenza sostanziale vi sia tra vedere una partita in televisione, e godersela dagli spalti di uno stadio. Ancora una volta entra in gioco la visione globale.

Il previsore deve quindi assumere una mentalità cosiddetta "sinottica", che significa per l'appunto visione d'insieme.

Come vedete, abbiamo di fronte due modi sostanzialmente opposti di esame del tempo. Il primo tiene fisso lo spazio (il luogo di osservazione) e fa variare le ore, l'altro mantiene fissa l'ora e fa variare lo spazio (più luoghi d'osservazione visti insieme).

Se fisso lo spazio, è come se guardassi, nell'esempio precedente, sempre lo stesso giocatore. Se invece fisso il tempo, è come se guardassi l'intero campo di gioco.

Il previsore, se vuol comprendere l'evoluzione del tempo, deve quindi porre la sua attenzione almeno su una porzione significativa del "campo di calcio", in altre parole, dovrà disporre di una visione del tempo su un'area geograficamente determinata.

Questa visione sinottica può essere limitata ad un solo parametro. Ad esempio, possiamo analizzare il cosiddetto campo delle temperature. Si dice campo l'insieme distribuito geograficamente di un determinato parametro.

In una delle nostre esercitazioni, abbiamo tracciato le isoterme al suolo, potendo osservare una certa distribuzione delle temperature tutt'altro che casuale. Ad esempio, abbiamo potuto osservare come le temperature più elevate fossero distribuite all'estrema punta della penisola e in Sicilia, oltrechè sulle zone pianeggianti e sulle coste più che in montagna.

Lo sforzo che il previsore deve compiere consiste proprio nel cercare delle implicazioni logiche in quello che sulla carta vede.

Come per le temperature, si possono tracciare campi relativi alla quantità di precipitazioni,all'umidità relativa, alla temperatura di rugiada, ecc., oppure alla pressione barometrica, su cui ci soffermeremo perchè costituisce l'oggetto della presente lezione.

La pressione atmosferica.

Nella scorsa lezione abbiamo visto che l'esperimento di Torricelli servì a valutare il peso di una colonna d'aria. Quindi l'esperimento di Torricelli in definitiva consisteva in una bacinella riempita con mercurio, in cui andavo a rovesciare un tubo di vetro pieno anch'esso di mercurio, avendo cura che non penetrasse aria all'interno del tubo stesso. Quella bacinella non era nient'altro che una bilancia, perchè sulla superficie libera del mercurio, quella cioè a diretto contatto con l'aria soprastante, insisteva il peso stesso dell'aria. In una bilancia vi sono due piatti: su uno di questi piatti c'è il peso dell'aria, nell'altro c'è il peso del mercurio contenuto nella colonnina di vetro.

Abbiamo visto che Torricelli trovò che il peso dell'aria corrispondeva all'incirca ad una colonnina di mercurio alta 760 mm. Domanda: possiamo usare l'acqua per misurare la pressione atmosferica?

In effetti possiamo utilizzare qualsiasi liquido per misurare la pressione atmosferica, a patto che disponiamo di colonnine sufficientemente lunghe. Per l'acqua, ad esempio, avremmo bisogno di una colonna alta almeno 10 metri.

La scelta del mercurio, visto il suo elevato peso specifico, rende più comoda e maneggevole la misurazione della pressione, in quanto armeggiare con tubi di 10 metri non è affatto facile!

Non dimenticate mai che il mercurio è un metallo, che si presenta liquido alle temperature ordinarie.

Il barometro a mercurio.

Fatta questa scoperta, l'invenzione del barometro a mercurio fu presto fatta. Questo strumento si basa su una colonnina che comunica alla base, con un pozzetto contenente mercurio, la cui superficie è a contatto con l'aria (risentendo perciò del suo peso).

La colonnina presenta delle tacche regolari graduate, riportanti valori espressi o in mm di mercurio, oppure in millibar (mb) o ettopascal (hpa), (nei paesi anglosassoni, si usano anche i pollici di mercurio).

Non poté sfuggire ai primi sperimentatori, che il mercurio della colonnina non manteneva sempre la medesima altezza, ma variava. La prima considerazione che se ne dedusse fu che la pressione atmosferica non solo poteva essere diversa da luogo a luogo, ma anche da momento a momento in un singolo luogo.

Ponendo in ascissa il tempo, e in ordinata l'altezza della colonnina, risultava evidente che l'andamento della pressione presentava delle oscillazioni. Vi erano momenti in cui saliva, fasi di relativa stazionarietà e poi momenti di discesa.

Con l'avvento dei sistemi di telecomunicazioni, i valori di pressione osservati in località diverse poterono essere confrontati tra loro, e ciò che ne risultò fu che la pressione assumeva al suolo una distribuzione significativa.

Furono, infatti, le telecomunicazioni che consentirono studi efficaci del tempo, spianando la strada al metodo sinottico. Al tempo di Torricelli le informazioni viaggiavano a cavallo, con i tempi che questo mezzo comportava. Una rete di osservazione meteorologica tale da rendere comprensibile i fenomeni, era praticamente impossibile, in quanto i dati di osservazione di una stazione posta, ad esempio, a 100 km, arrivavano con un ritardo tale da non consentirne più alcun utilizzo operativo.

Un errore che potreste compiere è pensare che l'interesse per la meteorologia sia un fatto recente. Se il tempo condiziona oggi gli eventi umani, nelle epoche passate esso era tragicamente condizionante. Anzi, il percorso della storia è stato sicuramente deviato dalle conseguenze di disastrosa condizioni meteorologiche, che hanno determinato l'esito di importanti battaglie, soprattutto navali. Imponenti flotte sono colate a picco per aver incontrato sul proprio percorso violentissime tempeste. E il mare burrascoso ha affondato centinaia e centinaia di navi mercantili. I fondali del Mediterraneo costituiscono un vero e proprio museo dell'antichità, per l'enorme quantità di materiali archeologici derivanti dall'affondamento di navi.

Sulla terraferma, le avverse condizioni meteorologiche hanno una valenza differente rispetto alle superfici fluide, o, peggio ancora, rispetto al fluido stesso (l'aria) sede della perturbazione. Eppure alluvioni, trombe d'aria, tempeste tropicali hanno procurato, e, purtroppo, procurano danni ingentissimi alle popolazioni che le subiscono.

Solo per ricordarvi un avvenimento recente, precipitazioni abbondanti provocarono lutti nella cittadina di Sarno, investita dal terreno melmoso staccatosi dalla collina soprastante diventata instabile a causa della pioggia.

Se sulla terraferma, le conseguenze delle avversità atmosferiche sono importanti, e su una superficie fluida come il mare, possono cambiare la storia, provate ad immaginare quale importanza può avere la meteorologia per coloro che non solo non hanno i piedi saldamente per terra, ma devono muoversi nel fluido in cui le avversità meteorologiche si manifestano! Per questo motivo, l'impulso fondamentale alla meteorologia è venuto dall'avvento degli aeromobili, ed è per questo stesso motivo che molti servizi meteorologici nazionali sono inseriti nelle strutture dell'Aeronautica.

Come vedete, le implicazioni della meteorologia sono importantissime in termini economici e soprattutto di vite umane!

Se per assurdo, il barometro l'avesse inventato Archimede, che pure è un genio assoluto dell'umanità, l'esito della storia poteva essere completamente differente per la civiltà greca, magari sfruttando il vantaggio per vincere qualche battaglia navale. E con conseguenze così drastiche sul corso della storia, da annullare le nostre stesse esistenze. Pensate, in questa aula avremmo forse parlato greco!

Abbandoniamo le fantasie impossibili e ritorniamo al nostro Torricelli.

Dal momento in cui ha misurato la pressione atmosferica, il progresso della meteorologia è andato sviluppandosi più o meno rapidamente.

Vedete, accade nella storia dell'uomo che particolari scoperte producano una specie di fattore moltiplicativo del progresso della civiltà umana.

Se immaginate il progresso dell'umanità come una sequenza di cifre, ad esempio, 10, 11, 12, 13, ecc., una importante scoperta la moltiplicherebbe improvvisamente per 10, e da quel momento in poi la successione diverrebbe 130, 140, 150, ecc. Un'ulteriore importante scoperta potrebbe introdurre un nuovo fattore, e rendere la successione ancora più spedita: 1500, 1600, 1700.

In effetti, se osservate la storia, non potrà sfuggirvi che le scoperte dell'ultimo secolo superano di gran lunga tutte quelle effettuate nei 30 secoli o più che l'hanno preceduto!

Bene. In meteorologia, uno dei fattori di moltiplicazione è rappresentato dal progresso delle telecomunicazioni.

L'invenzione del telegrafo, infatti, rese possibile lo scambio delle informazioni in tempo reale.

L'introduzione dei supercomputer costituì, poi, un secondo importante fattore di progresso nella scienza della meteorologia, consentendo l'elaborazione automatica dei dati e la soluzione in tempi ragionevoli delle equazioni di base dei modelli dell'atmosfera (modelli matematici che simulano il comportamento dell'atmosfera, e che richiedono un'enorme mole di calcoli per ottenerne il risultato finale).

Con la raccolta dei dati in tempo reale, fu possibile, per i meteorologi, tracciare le prime "carte del tempo". In linea di massima, con il termine carta del tempo intendiamo una carta geografica (limitata ai contorni dei continenti) su cui sono riportate:

I primi studiosi del barometro si accorsero che la colonnina di mercurio non solo subiva dell'oscillazioni, ma che tali oscillazioni erano in qualche modo legate allo stato del tempo.

Legando le osservazioni del tempo all'andamento della pressione atmosferica, ci si accorse che la colonnina di mercurio si abbassava in corrispondenza dell'arrivo di una perturbazione. Per cui se ne dedusse che un abbassamento della pressione atmosferica preannunciava in qualche modo l'arrivo di cattivo tempo. E questa intuizione risultò tanto più vera quanto più forte era la caduta della pressione.

Ovviamente, risultò evidente che le situazioni atmosferiche stabili, con tempo buono e soleggiato, venti tranquilli, si verificavano in corrispondenza di un aumento della pressione.

Ancora oggi, l'andamento della pressione atmosferica rappresenta uno degli elementi fondamentali per la previsione del tempo.

Molto spesso, ma non sempre, all'alta pressione corrisponde tempo buono, mentre, con le basse pressioni, il tempo risulta nuvoloso e accompagnato da precipitazioni. Già con l'ausilio di questo semplice concetto, potete cominciare a formulare le prime previsioni, aiutandovi col barometro di casa, se ne avete uno.

Questi barometri domestici spesso sono associati con altri strumenti, come il termometro e l'igrometro, e talvolta con un orologio. Non si tratta, naturalmente, di un barometro a mercurio, ma di un barometro di tipo aneroide, basato su di una capsula al cui interno è stato praticato il vuoto, e che risente delle variazioni della pressione atmosferica.

Questo barometro, di forma circolare, riporta una scala graduata, spesso in mm di mercurio, e delle diciture del tipo "tempo bello", "tempo secco", "tempesta", ecc.

Completano il quadrante una lancetta e un indice mobile. La lancetta indica il valore di pressione, che può essere più o meno corrispondente al valore reale. Tuttavia l'elemento prognostico è costituito non tanto dal sapere quant'è la pressione in un dato istante, ma soprattutto dal sapere se e di quanto la pressione sta variando.

Per saperlo, dobbiamo far riferimento all'indice mobile, che andremo a posizionare in corrispondenza della lancetta. Registrando le variazioni della lancetta rispetto all'indice mobile, ad esempio ogni tre ore, saremo in grado di fare qualche valutazione di massima sull'andamento del tempo. Infatti, le informazioni utili sono:

Spesso una rapida diminuzione di pressione indica l'arrivo imminente di una perturbazione, con un peggioramento generalizzato delle condizioni meteorologiche.

Anche il vento, in intensità, è legato all'alta e alla bassa pressione: in genere, in situazioni di alta pressione il vento si presenta debole o tutt'al più moderato. Per contro, in prossimità delle aree depressionarie, il vento spesso soffia impetuoso e a raffiche.

Quando lo scambio di informazioni fra stazioni fu reso possibile dal progresso delle telecomunicazioni, e i dati cominciarono ad affluire presso un centro di raccolta ed elaborazione, furono tracciate le prime carte riportanti valori di pressioni osservati ad una determinata ora.

Congiungendo con delle linee i valori di ugual pressione, il meteorologo poté ravvisare delle figure più o meno concentriche dall'aspetto ben definito: in alcune aree la pressione andava crescendo fino ad un massimo, che ne costituiva il centro, mentre in altre, la pressione diminuiva fino ad un minimo, detto poi minimo depressionario. Erano nate le aree di alta e bassa pressione al suolo.

Il centro dell'alta pressione fu contraddistinto con la lettera H (High=alta), mentre il centro di bassa pressione (il minimo), fu contrassegnato con la lettera L (Low=bassa).

Il meteorologo, tracciata la sua carta, osservò che il minimo era ancora lontano, verso nordovest. Lanciato lo sguardo al barometro, si avvide che la pressione continuava a calare.

La tracciatura delle isobare dell'ora successiva gli rivelò che il minimo si era spostato verso la sua direzione. Fu così che il barometro rivelò la sua attitudine a fornire indicazioni di tipo prognostico. Nelle ore successive, il barometro continuò a registrare un calo della pressione, finchè una perturbazione, col suo carico di nubi e precipitazioni, non investì il luogo sede del centro di raccolta ed elaborazione dei dati.

Passato il minimo, e la perturbazione associata, la pressione, dapprima lentamente, poi in misura sempre più decisa, cominciò ad aumentare.

Quando al nostro bravo meteorologo, gli si ripresentò una situazione analoga, egli fu in grado di esprimere una previsione a brevissimo termine. Osservata la distanza coperta dal minimo in un'ora, provò ad immaginare uno spostamento dello stesso nell'ora successiva, facendo percorrere al minimo una distanza pari a quella che aveva potuto osservare.

E le cose andarono esattamente così.

Questa pagina è stata realizzata da Vittorio Villasmunta

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