Le masse d’aria

Durante la stagione che amiamo di più, l’inverno, molto spesso sentiamo altisonanti discorsi riguardo “l’estrazione delle masse d’aria”, quindi sovente leggiamo o ascoltiamo termini del tipo “aria artico marittima…” o “aria polare continentale”, etc….

Vediamo di mettere un pò d’ordine alla questione, sintetizzando al massimo i vari aspetti dell’argomento.

Come al solito, l’articolo ha solo scopo divulgativo, pertanto riassumerà nel modo più chiaro informazioni e concetti noti, ritraibili su libri e internet.

Partiamo pertanto dalla base chiedendoci in primis: che cos’è una massa d’aria?

Wikipedia la definisce così: “una porzione di troposfera di notevoli dimensioni (ampia anche qualche migliaio di chilometri) all'interno della quale le condizioni di temperatura e umidità sono relativamente costanti. La sua proprietà fondamentale è quella di conservare stabilità verticale ed il contenuto di vapore acqueo per un certo periodo di tempo, anche se messa in moto dalla zona di origine(1)

Quindi: una massa d’aria è una porzione di bassa atmosfera (per intenderci fino a circa 10 km), molto ampia, in cui le caratteristiche di temperatura e umidità sono omogenee e restano tali per un certo periodo di tempo anche se la massa stessa si sposta dal luogo in cui ha avuto origine.

L’esistenza nella troposfera di masse d’aria di diverso stato fisico è dovuta alla distribuzione disomogenea della radiazione solare sulla superficie terrestre e alla circolazione generale dell’atmosfera. L’aria, stazionando per un certo tempo a contatto con la superficie variamente riscaldata del globo, acquista le proprietà fisiche delle regioni sopra le quali si è soffermata a lungo….perché l’aria abbia la possibilità di acquisire per contatto, per irraggiamento e per turbolenza le proprietà fisiche di una regione, è necessario che vi rimanga ferma per un lungo periodo di tempo. Pertanto, in quella regione si devono verificare delle condizioni meteorologiche favorevoli affinché ciò accada: calma di vento, maggiore irraggiamento diretto e cielo sereno. Appare quindi evidente che le zone che presentino simili condizioni sono gli anticicloni (2)

Le masse d’aria principali sono:

1)      aria “artica”, generata dall’anticiclone polare, e indicata con la lettera maiuscola A;

2)      aria “polare” (detta anche “temperata” o “intermedia”), generata dagli anticicloni invernali delle latitudini intermedie, e indicata con la lettera maiuscola P;

3)      aria “tropicale”, generata dall’anticiclone delle azzorre, e indicata con la lettera maiuscola T;

4)      aria “equatoriale”, indicata con la lettera maiuscola E.

La suddivisione proposta si basa quindi sul “luogo d’origine” di tali masse d’aria: così l’aria “equatoriale” è quella che sovrasta la zona della superficie terrestre compresa tra il parallelo 15° Sud ed il parallelo 15° Nord (cioè intorno all’equatore), l’aria “tropicale” è quella che sovrasta la zona dei due emisferi compresa tra i paralleli 15° e 30° (i tropici), quella “polare” o “intermedia” è quella che sovrasta le zone dei due emisferi compresi tra i paralleli 30° e 60°, mentre quella “artica” è la massa d’aria che sovrasta le zone oltre il Circolo Polare Artico.

Si veda, per esemplificazione, la figura posta di seguito, riportante le zone geografiche d’origine delle masse d’aria “artica” e “polare”


Immagine estratta da (3)

A tal proposito si noti una curiosità:

QUANDO SI PARLA DI ARIA “POLARE”, SI INTENDE, PARADOSSALMENTE, UNA MASSA D’ARIA FREDDA MA NON GELIDA COME QUELLA ARTICA! (proprio perché ha origine a latitudini inferiori a quest’ultima)

QUINDI:

  • se l’aria ha origini nel polo nord si chiama “ARTICA”
  • se l’aria ha origini nella fascia al di sotto del polo nord si chiama “POLARE” o “INTERMEDIA” o “TEMPERATA”

 Ciascuno dei quattro tipi di massa d’aria suddetti è poi suddiviso nelle due varietà / qualità "continentale" e "marittima", a seconda del grado di umidità in esse contenute (che dipende, a sua volta, dalla sottoregione sulla quale la massa ha avuto origine):

 - aria continentale: molto secca perché ha origine dalle grandi distese pianeggianti dell’est europa o della Siberia; si indica con la lettera minuscola “c”;

- aria marittima: molto umida perché ha origine sugli oceani; si indica con la lettera minuscola “m”;.

 Quindi, combinando insieme l’umidità dell’aria (“m” o “c”) e il luogo d’origine (“A”, “P”, “T”,“E”) si ottengono diverse masse d’aria che si indicano semplicemente unendo le lettere corrispondenti, con l’unica avvertenza di inserire prima quella dell’umidità.

Avremo pertanto masse “mA”, “cA”, “mP”, “cP”, “mT”, “cT”, ed “E” (le masse d’aria equatoriali hanno origine esclusivamente sugli oceani, si omette pertanto la “m” dinanzi la “E”).

Una ulteriore classificazione, infine, tiene conto dei processi termodinamici all’interno di tali masse d’aria: se la massa è più calda rispetto alla superficie essa è stabile e si indicherà con la lettera “w” (da “warm” che in inglese significa “caldo”) posta dopo la lettera del luogo d’origine; se la massa è più fredda rispetto alla superficie essa è instabile e si indicherà con la lettera “k” posta dopo la lettera del luogo d’origine; avremo in conclusione:

cAw aria artica continentale più calda rispetto alla superficie su cui risiede

mAk aria artica marittima più fredda rispetto alla superficie su cui risiede

cPw aria polare continentale più calda rispetto alla superficie su cui si sta muovendo

cPk aria polare continentale più fredda rispetto alla superficie su cui si sta muovendo

mPw aria polare marittima più calda rispetto alla superficie su cui si sta muovendo

mPk aria polare marittima più fredda rispetto alla superficie su cui si sta muovendo

mTw aria tropicale marittima più calda rispetto alla superficie su cui si sta muovendo

mTk aria tropicale marittima più fredda rispetto alla superficie su cui si sta muovendo

cTw aria tropicale continentale più calda rispetto alla superficie su cui si sta muovendo

cTk aria tropicale continentale più fredda rispetto alla superficie su cui si sta muovendo

Ek aria equatoriale più fredda rispetto alla superficie su cui si sta muovendo

Ew aria equatoriale più fredda rispetto alla superficie su cui si sta muovendo

Le figure successive, tratte la prima da (6) e le altre tre da (7), indicano le zone della terra da cui hanno origine le masse appena indicate:


Limitandoci alle sole “artica” e “polare”, e tralasciando l’aspetto termodinamico, possiamo avere 4 varietà di masse d’aria interessanti ai fini dell’evoluzione meteo della stagione invernale:

1) massa d’aria “artica marittima” indicata col simbolo internazionale “mA”;

2) massa d’aria “artica continentale” indicata col simbolo internazionale “cA”;

3) massa d’aria “polare marittima” indicata col simbolo internazionale “mP”;

4) massa d’aria “polare continentale” indicata col simbolo internazionale “cP”.

Ciascuna di tali messa d’aria ha, nel proprio luogo d’origine, determinate caratteristiche di temperatura, umidità e soprattutto di profilo verticale di temperatura, che li differenziano uno dall’altro, incidendo in maniera totalmente differente sulle condizioni meteo del nostro paese.

Nel seguito le analizzeremo una ad una.

Aria “artica marittima” mA:

- ha origine sui mari dell'Artico nelle zone della Groenlandia, Spitzbergen, isole Svalbard. Le discese di aria artica marittima vengono pilotate verso sud dalla presenza di un forte anticiclone groenlandese e di una solida espansione in pieno Oceano Atlantico verso latitudini polari dell'anticiclone delle Azzorre.La suddetta configurazione determina la discesa di aria umida dai mari artici verso sud, oltre il bordo orientale delle potenti cellule di alta pressione. L'aria fredda e umida, dopo aver attraversato l'Oceano Atlantico nord-orientale e le isole britanniche, giunge sul continente europeo e, dalla Francia centrale, si incanala lungo la valle del Rodano, associata a forti venti di maestrale. Lungo la costa tirrenica dell'Italia, l'effetto dell'irruzione di aria artica marittima viene chiamato anche rodanata;

- è molto spessa: circa 3000 – 4000 m;

- presenta isoterme a 500 hPa molto basse;

- presenta bassi valori di geopotenziale a 500 hPa viste le suddette basse isoterme;

- effetti al suolo:

venti forti settentrionali, in prevalenza da N e NW;

nubi caratteristiche: cumuli, cumulonembi, altocumuli e cirrocumuli;

precipitazioni: generalmente violente, con temporali in estate e nevicate, anche sotto forma di rovescio, in inverno. Sul mare i temporali possono aversi anche nella stagione fredda.

Esempio di aria artico-marittima: 7-8 febbraio 2013


Aria “artica continentale” cA:

- ha origine sulle regioni continentali dell'Artico dalla parte settentrionale della Siberia e viene convogliata verso sud-ovest attraverso l'espansione dell'alta pressione termica dell'anticiclone russo-siberiano che, nella stagione invernale, tende ad espandersi fino all'Europa orientale balcanica.

Le masse d'aria fredda continentali tendono ad entrare nel bacino del Mediterraneo, attraverso una serie di porte naturali che si aprono lungo le pendici occidentali dei Balcani e all'estremità sud-orientale dell'arco alpino dove, nei pressi di Postumia, si apre la porta della Bora.

- è poco spessa: circa 2000 – 3000 m

- presenta isoterme a 500 hPa più alte dell’aria artico marittima

- presenta valori di geopotenziale a 500 hPa più alti dell’aria artico marittima:

- effetti al suolo:

venti in prevalenza da NE e da E molto forti e violenti, specie sul Golfo di Trieste (bora) e su quello di Genova (grecale limpido);

nubi caratteristiche nei luoghi d’origine: cumuli di bel tempo, cumuli imponenti senza cappa, stratocumuli ondulati;

precipitazioni nei luoghi d’origine: scarse a causa della poca umidità e caratterizzate da leggere nevicate;

 Esempio di aria artico-continentale: 3 gennaio 1985


Aria “polare marittima” mP:

- ha origine sul Nord atlantico e penisola del Labrador: tra tutte le masse d’aria provenienti da Nord, è quella meno fredda. Solitamente sfocia sul Mediterraneo dalla Valle del Rodano: il contrasto con l’aria più calda marina preesistente apporta la formazione di una bassa pressione con diffuso maltempo sulla nostra Penisola e forti venti di Maestrale sul Tirreno.

- è molto spessa: circa 3000 – 6000 m

- effetti al suolo:

venti forti a raffiche da nord e nord-ovest;

nubi caratteristiche: cumuli imponenti e cumulonembi;

precipitazioni: temporali e forti rovesci di pioggia, grandinate nella stagione estiva

Esempio di aria polare marittima: 23 gennaio 2013

Aria “polare continentale” cP:

- ha origine proviene dalla Russia meridionale continentale e dalla penisola balcanica.

- è poco spessa: circa 1000 – 1500 m;

- effetti al suolo:

venti da nord-est e da est forti e a raffiche;

nubi caratteristiche: stratocumuli e cumuli di bel tempo, però scarsi e poco sviluppati;

precipitazioni: deboli e leggere nevicate;

Esempio di aria polare continentale: 4 gennaio 2002 (20 cm di neve a Crotone e nevicate sin a Taormina):

La figura seguente mostra le zone di origine e i possibili percorsi verso Italia delle masse d’aria suddette:

Immagine estratta da (3)

 

Modificazioni di una massa d’aria

La massa d’aria, quando abbandona il suo luogo d’origine, subisce una serie di modificazioni delle sue proprietà originarie.

Seguendo infatti la propria traiettoria, la massa d’aria è influenzata, oltre che dal tempo di giacenza nella nuova sede, anche dalle caratteristiche delle superfici su cui scorre: in particolare dalla loro temperatura, umidità, orografia, etc….

Un caso tipico è quello di aria continentale che attraversa superfici marine, le quali, ovviamente sono più calde e umide: l’influenza della superficie, in tal caso, si tradurrebbe in un aumento dell’instabilità della massa d’aria originariamente molto stabile.

 

Aria marittima vs aria continentale

L’aria marittima (artica o polare) essendo molto spessa, scavalca facilmente le catene montuose producendo effetti di instabilità considerevoli (temporali anche violenti, grandine, neve, venti sostenuti, il tutto alternato a schiarite) anche grazie al fatto che è molto fredda in alta quota e molto meno nei bassi strati (a differenza di quella continentale che è più fredda nei bassi strati che in quota). In particolare, giusto per richiamare quanto detto nel paragrafo precedente, nei suoi luoghi di origine, questa massa d’aria è stabile, in quanto si forma per raffreddamento degli strati sottostanti, mentre durante il suo cammino verso sud diventa instabile per riscaldamento dal basso e, al suo arrivo nell’Europa Centrale e nel Mediterraneo, presenta tutte le caratteristiche di un’aria molto instabile. (5)

Ecco perchè il calo termico, con aria marittima, si avverte soltanto a seguito di intense precipitazioni convettive (che fungono da nastro trasportatore dall’alto in basso del freddo in quota tramite i fortissimi moti verticali secchi denominati downdraft o downdrought) o dopo un paio di notti serene.

Si vedano a tal proposito gli eventi del 18 e 24 gennaio 2013 quando, con isoterme di poco inferiori allo 0° a 1350 m slm, si sono verificati notevoli riduzioni di temperatura e abbassamenti della quota neve sino a 500 – 600 m slm solo durante gli intensi rovesci temporaleschi grandinigeni e/o di graupel.

L’aria continentale (artica o polare), invece, è caratterizzata dalla presenza di aria molto fredda schiacciata al suolo che, in condizioni limite, presenta valori di temperatura simili a quelli presenti a 850 hPa.

Cioè la massa d’aria di origine continentale presenta, nell’ambito del suo (limitato) spessore, un gradiente verticale molto basso o nullo, creando una colonna quasi del tutto omotermica e molto stabile (essa infatti non arreca peggioramenti significativi se non per effetto stau sulle regioni adriatiche della nostra penisola).

Il raffreddamento dei bassi strati avviene perché l’aria continentale è originata in luoghi (le grandi distese pianeggianti russe e siberiane) dove l’aria ristagna a lungo su vaste superfici ricoperte di neve, raffreddandosi, pertanto, negli strati più bassi che sono a contatto con la dama bianca.

Ecco perché le masse d’aria di qualità continentale (siano esse d’origine artica o polare) sono dette “pellicolari”: esse infatti, sono “sottili” (spessore molto piccolo) freddissime e schiacciate al suolo.

Essendo caratterizzate da queste peculiarità, le masse d’aria continentali, in moto retrogrado da est verso ovest, sono influenzate fortemente dalla orografia del territorio (non riuscendo a scavalcare catene montuose alte oltre il loro spessore) pertanto i loro percorsi sono difficilmente prevedibili anche dai migliori modelli matematici previsionali esistenti.

Quindi se noi ci limitiamo a giudicare, ai fini della previsione delle temperature, una certa massa d’aria solo in funzione delle isoterme a 850 hPa commettiamo un errore: se, infatti, la massa d’aria è di qualità “continentale” le temperature al suolo potrebbero essere pari o di poco superiori a quelle a 850 hPa, generando valori termici apparentemente sorprendenti.

 

Possiamo prendere come esempio lampante Roma, dove soprattutto le prime bufere di neve (quelle di venerdì 3 febbraio 2012) sono avvenute quasi a sorpresa, con termiche della colonna d'aria non propriamente favorevoli. In sostanza, per i più avvezzi, ha nevicato con una -1° all'altezza di 850 hPa (circa 1400 metri), evento alquanto raro. Ma la presenza dello scorrimento gelido continentale al suolo ha determinato una quasi omotermia dei bassi strati della colonna d'aria, permettendo così ai fiocchi di neve si spingersi fin sulla Capitale. Sempre nello stesso giorno, la neve in pianura è arrivata anche sul nord della Puglia, nel foggiano, anche in questo caso con termiche di base non così favorevole (4)

E si ricordi anche la nevicata, sempre del febbraio 2012, avvenuta su Benevento (191 m slm) con una termica di 0° a 1400 m slm.

Per riconoscere pertanto la “qualità” di una massa d’aria (sia essa di origine “artica” o “polare”) sarebbe necessario:

1)      individuare la zona d’origine della massa;

2)      analizzare le isoterme non solo a 500 hPa e 850 hPa ma anche al suolo!

Riprendiamo l’esempio della nevicata romana del 3 febbraio 2012, con la storica invasione di aria polare continentale che tanto gelo ha portato in europa (un pò meno da noi):

Di seguito le isoterme a 850 hPa e 2 m di quel giorno:

Facendo uno zoom sull’Italia si nota che l’isoterma a 850 hPa su Roma è di circa 0°

Mentre i valori di temperatura al suolo erano di circa 0° / +1°: pressocchè uguali, pertanto, a quelli in quota!!

E si notino, sempre in quella data, anche i valori di temperatura a 850 hPa sulla russia continentale, dove emerge un core di -24° (prima figura riportata sotto), e li si confrontino con le temperature al suolo nella stessa zona pari sempre a -24° (seconda figura riportata sotto)

Ora si paragonino queste carte con quelle della recentissima ondata di aria artico marittima che ha regalato la neve a Cosenza; in particolare si esamini la situazione del 8 febbraio 2013:

Prendendo sempre come riferimento la città di Roma, si nota a 850 hPa una isoterma di -4° a 1400 m slm circa, a fronte di una temperatura al suolo di +6° circa!!!!

Quindi l’aria pellicolare si riconoscerà esaminando, in confronto, le carte delle isoterme a 850 hPa e 2 m, solo nelle regioni di territorio a quota pianeggiante (si ricorda che la carta delle isoterme a 2 m riporta le temperature a +2 m dal suolo: quindi in corrispondenza di una regione di territorio alta, ad esempio, 1000 m, riporta la temperatura a 1002 m slm!!!): se da tale confronto emerge una sostanziale similitudine fra le due temperature….allora complimenti! Avrete individuato la mitica aria “pellicolare”!!!!!

 Un ultimo accenno, infine, al mitico “burian” (pronuncia russa: “buràn”): esso, ovviamente, è un vento di estrazione polare continentale, ma per essere classificato appunto come “burian”, deve provenire dalle steppe della pianura sarmatica, ad ovest degli Urali, cioè dai territori siberiani.

Si riporta di seguito la carta a 500 hPa e pressioni al suolo della mitica “buranata” di fine dicembre del 1996, con l’evidentissimo corridoio freddo di origine siberiana:

 

 

Riferimenti bibliografici

 

(1)http://it.wikipedia.org/wiki/Massa_d%27aria

(2)http://www.meteonetwork.it/sites/default/files/le_masse_di_aria_fredda.pdf

(3)http://classmeteo.weather.com/web/portale/news/le-masse-di-aria-fredda-che-interessano-litalia/

(4) http://www.meteogiornale.it/notizia/22515-1-aria-continentale-gelo-burian-siberia

(5) http://www.meteonetwork.it/sites/default/files/le_masse_di_aria_fredda.pdf

(6) www.gvc2.gu.se/ngeo/deliang/14312_ch4.pdf

(7) http://weather.ou.edu/~bbarrett/graz/25-10-2006-airmasses.ppt

http://www.meteorologia.it/didattica/avanzato/classificazione%20masse%20d%27aria.htm

http://www.forumeteo-emr.it/showthread.php?t=7409

www.meteociel.fr

www.wetterzentrale.de

http://it.wikipedia.org/wiki/Aria_artica_marittima

http://it.wikipedia.org/wiki/Aria_artica_continentale

l'immagine in evidenza è stata scaricata da dovevisseroglidei.blogspot.com

 

Fabio Zimbo


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