Vento
Il vento è lo spostamento di aria in relazione alla rotazione della
superficie terrestre; ha una costituzione tridimensionale, con le componenti
orizzontali che sono considerevolmente più grandi di quelle verticali. I venti
hanno velocità orizzontali tipiche di 50 Km/h, sebbene nelle correnti a getto
siano state registrate velocità superiori a 300 Km/h. Le velocità verticali
sono intorno ai 10 Km/h, di
conseguenza il termine vento è diventato sinonimo delle componenti orizzontali
dei venti. In meteorologia, per indicare la direzione del vento, viene
utilizzata la posizione da cui il vento soffia; per esempio, un vento che soffia
da nord-est si chiama "vento di nord-est".
Cause ed effetti
Le LEGGI DEL MOTO di Isaac Newton implicano che il movimento dell'aria deve
essere il risultato di forze di disequilibrio che sono dovute a grandi
variazioni di temperatura. Le regioni equatoriali e quelle polari hanno le
variazioni di temperatura più grandi; queste variazioni, insieme con un
conseguente gradiente di pressione e con l'effetto Coriolis, sono l'essenza dei
venti terrestri. Lo spirare del vento è un tentativo dell'atmosfera di
ristabilire l'equilibrio. Poiché il Sole mantiene continuamente i gradienti di
riscaldamento, non si raggiunge mai l'equilibrio; si raggiunge, invece, uno
stato di uniformità in cui venti costanti portano calore dall'equatore verso il
polo.
La distribuzione dei venti è governata da tre effetti fisici fondamentali:
le forze di spinta responsabili del movimento nell'atmosfera; l'effetto dei
processi di dissipazione, come l'attrito, che riducono l'energia cinetica del
vento; e l'effetto Coriolis, dovuto alla rotazione terrestre. I venti di
qualsiasi scala, dalla planetaria alla regionale, sono governati da questi
processi.
Gli effetti dell'attrito creano vortici negli strati bassi turbolenti
dell'atmosfera. Ad altezze superiori a 1 Km, i venti sono, in genere, uniformi.
L'aria, tuttavia, può essere completamente turbolenta in prossimità delle
correnti a getto. Poiché l'attrito in
prossimità della superficie terrestre dissipa energia, i venti per tutta la
troposfera si regolano per colmare la perdita di energia. In questo modo, tutta
l'atmosfera è affetta da processi di dissipazione in prossimità della
superficie terrestre.
Effetto di Coriolis
La rotazione terrestre modifica il vento a causa dell'effetto di Coriolis,
che può essere descritto come la forza prodotta dalla rotazione terrestre.
Questa forza è zero all'equatore e raggiunge il massimo ai poli. A causa della
bassa forza di Coriolis alle basse latitudini, i venti in queste zone hanno la
tendenza a spirare direttamente dalle zone di alta a quelle di bassa pressione;
a latitudini più alte, dove la forza di Coriolis è grande, i venti soffiano
quasi parallelamente alle isobare.
Alle medie e alle alte latitudini, le forze di attrito che agiscono in senso
opposto alla direzione del vento creano uno squilibrio di forze (forza di
Coriolis, forza del gradiente di pressione e forza d'attrito), che causa un
cambiamento nella direzione del vento, nel suo vettore verticale, quando la
velocità del vento scende a zero alla superficie terrestre. Questo effetto si
chiama spirale di Ekman.
Alle basse latitudini, la forza di Coriolis è insignificante e il vento
diminuisce fino a zero sulla superficie terrestre, con un piccolo cambiamento di
direzione.
Tipi di vento
I venti vengono raggruppati in tre tipi: i venti
planetari, che comprendono gli alisei e i venti occidentali delle medie
latitudini; i venti secondari, le
brezze marine, i monsoni e i cicloni; i venti
regionali anabatici e catabatici.
Nei venti planetari, che sono la componente maggiore della circolazione
generale, alle basse latitudini, dove il riscaldamento solare del mare crea una
bassa pressione, si verifica un moto di sollevamento. Un afflusso di
compensazione si verifica ai bassi livelli di ciascun emisfero, producendo gli
alisei di nord-est dell'emisfero settentrionale e quelli di sud-est
dell'emisfero meridionale. L'afflusso di aria dai tropici nella troposfera
superiore è deviato dalla forza di Coriolis e forma i forti venti occidentali.
I venti occidentali possono divenire instabili e produrre le perturbazioni
delle medie latitudini come le correnti a getto, i cicloni e gli anticicloni,
come pure i sistemi di venti secondari associati; tuttavia, se stabili, essi
rimangono essenzialmente occidentali. I venti occidentali penetrano l'atmosfera
fino alla superficie terrestre, dove sono dissipati dall'attrito.
I venti secondari si sviluppano per rendere minimi degli squilibri locali. I
monsoni, per esempio, rendono minimo il gradiente di temperatura tra la
terraferma calda e gli oceani adiacenti più freddi, producendo un flusso, dal
largo, di aria più fredda. Influenzati dalla forza di Coriolis, i monsoni
estivi si accostano all'Asia da sud-est. Nell'inverno, i monsoni soffiano da
nord-est, dal continente asiatico estremamente freddo verso gli oceani più
caldi.
Un esempio di venti secondari delle medie latitudini sono i venti associati
con i sistemi di tempo variabile (vedi CICLONI
E ANTICICLONI). Inoltre i venti associati con questi sistemi, avendo
direzioni specifiche relative ai centri di pressione, sono caratterizzati da
burrasche.
La brezza di mare è un vento
più dolce che di solito si sviluppa entro 20 Km dalla costa e ha uno sviluppo
verticale di pochi chilometri. Se il riscaldamento diurno è abbastanza forte,
come ai tropici, il vento umido, che spira dal largo, ed è costretto a
innalzarsi dal riscaldamento superficiale, può formare grandi nuvole convettive
che sono la causa dei brevi, ma intensi acquazzoni. Il raffreddamento della
superficie terrestre durante la notte inverte il senso della brezza e quindi si
ha una debole brezza superficiale che spira verso il largo.
I venti regionali sono, di
solito, dovuti agli effetti di lineamenti geografici come le catene montuose. Un
vento umido sopra un monte è costretto a innalzarsi e può portare conseguenze
climatiche significative. Raffreddandosi adiabaticamente, l'aria che si innalza
può produrre precipitazioni sul versante sopravvento del monte. Quando l'aria
discende nel versante sottovento, il riscaldamento adiabatico, sommato al calore
portato al sistema dalla condensazione sul versante sopravvento, causa un vento
molto caldo. Questi venti possono essere molto turbolenti e possono causare
parecchi danni. I venti ascendenti vengono chiamati venti
anabatici, mentre quelli discendenti sono chiamati venti catabatici
(vedi FOHN).
Effetti secondari
I venti sono responsabili di numerosi effetti secondari: per esempio,
l'energia del vento, che viene dissipata al confine della superficie terrestre
con l'atmosfera, produce, sopra le regioni oceaniche, il moto ondoso (v. ONDE
MARINE) e le grandi correnti oceaniche (v. OCEANICHE, CORRENTI;OCEANO-ATMOSFERA,
INTERAZIONE). Questa energia è dissipata sulle coste o trasmessa in profondità
da vortici turbolenti. Sopra la terraferma, l'energia riscalda la superficie e
può essere responsabile dell'erosione (v. VENTO, AZIONE DEL). L'ENERGIA EOLICA
può essere sfruttata o direttamente dai mulini a vento o indirettamente
ricavandola dal moto delle onde marine. Le regioni degli alisei - dove si hanno
venti stabili e mare lungo - sono fra i luoghi migliori per la creazione di
stazioni di sfruttamento dell'energia del vento e delle onde. Importanti per la
navigazione aerea sono le variazioni trasversali della velocità del vento,
pericolose in fase di decollo e atterraggio. Poiché gli indicatori
tradizionalmente usati negli aeroporti si sono dimostrati scarsamente efficaci
si sono studiati nuovi metodi per misurare la componente di taglio del vento.
Nel 1988 sono stati sperimentati con successo dei sistemi radar Doppler e si
spera che possano entrare in funzione nei principali aeroporti verso la metà
degli anni Novanta.
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