AEROLOGIA

AEROLOGIA (I, p. 592; App. I, p. 28; II, 1, p. 31)

Nell'ultimo decennio l'A. ha compiuto rapidi progressi per il moltiplicarsi dei sondaggi sistematici con radiosonde fino alla quota di 20-30 km, nonché per l'iniziarsi ed il rapido svilupparsi dei sondaggi effettuati, fino ad altissime quote e sin fuori del sistema Terra-Luna, a mezzo di razzi e di satelliti artificiali.

Lo studio, condotto soprattutto a mezzo del radar, della deriva delle scie delle stelle cadenti, di quella di striscioline di stagnola gettate da razzi e, nei tempi più recenti, di scie di vapori di sodio emessi dai razzi stessi, ha permesso una prima indagine sulla circolazione degli alti strati dell'atmosfera.

La fig. 1 mostra l'insieme dei risultati relativi a quote superiori alla stratopausa e si riferisce sia al periodo invernale sia a quello estivo. Si può osservare come al di sopra della pausa il vento aumenti di intensità con direzione in prevalenza occidentale in inverno ed orientale in estate. Il massimo invernale è verso i 30° di latitudine e tra 60 e 70 km di quota, con valori dell'ordine di 70 m/s; si ha un minimo intorno a 90 km di quota, mentre al di sopra di questa quota la velocità aumenta rapidamente. Nell'estate l'andamento appare più complesso, con due massimi orientali: uno, di circa 50 m/s, attorno a 15° di latitudine e a 40 km di quota, l'altro, di circa 60 m/s, attorno alla latitudine di 60° ed alla quota di 80 km. Tra 30° e 40° di latitudine, oltre 75 km di quota, i venti ridivengono occidentali, raggiungendo i 50 m/s verso i 90 km.

Lo studio approfondito della troposfera e della stratosfera ha messo in evidenza (figg. 2 e 3) l'esistenza di correnti occidentali circa al livello della tropopausa, dette correnti a getto (ingl.: jet-stream) per la loro caratteristica di essere relativamente localizzati in quota e in latitudine e di essere molto intensi, con velocità dell'ordine di varie centinaia di km/h). Queste correnti si trovano a media latitudine, con andamento prevalente lungo i paralleli, al di sopra della zona di separazione tra le masse calde di origine subtropicale e le masse fredde di origine polare (fig. 4). Al di sotto dei getti si sviluppano le grandi perturbazioni meteorologiche degli strati inferiori, in particolare le famiglie di cicloni: di qui la loro grande importanza sia dal punto di vista della navigazione aerea che da quello della meteorologia prognostica.

Le grandi correnti occidentali, che si osservano in quota su quasi tutta la Terra salvo la zona equatoriale, nel loro insieme seguono in generale leggi relativamente semplici, messe in evidenza in particolare da C. G. Rossby. Questi, applicando a tali correnti il principio di "conservazione della vorticità" (cioè della conservazione della componente secondo la verticale locale z del momento della quantità di moto assoluto) di ogni particella, ha in particolare riconosciuto che, sotto opportune ipotesi, la componente meridiana v_y della velocità delle particelle di una corrente diretta con velocità U secondo i paralleli, cioè nella direzione dell'asse x, soddisfa all'equazione:

dove Ω è la velocità angolare della Terra, ϕ la latitudine, R il raggio medio terrestre. Tale equazione è soddisfatta da una "perturbazione" costituita da onde orizzontali (dette onde di Rossby) che si propagano lungo l'asse x. La velocità C di propagazione di queste onde è legata alla lunghezza d'onda λ dalla relazione:

Nelle correnti a getto si riscontrano onde di tale tipo con lunghezze d'onda di parecchie migliaia di km, al cui propagarsi è legato il propagarsi dei grandi sistemi di perturbazioni nella media e bassa troposfera.

Per fenomeni a scala minore, in particolare per lo studio di una singola perturbazione (per es. un ciclone extratropicale), le ipotesi semplificatrici ammissibili per le grandissime onde di Rossby non sono più valide: interviene in modo essenziale il fenomeno della divergenza orizzontale e delle relative correnti verticali. Lo studio di questi fenomeni richiede un'accuratissima analisi dei venti in zone relativamente estese (per es. nell'intero bacino mediterraneo) a varie quote: notevoli passi sono stati fatti in merito dalla scuola italiana dal Servizio Meteorologico dell'Aeronautica militare italiana. La fig. 5 mostra l'andamento delle correnti verticali, su una sezione verticale di atmosfera, calcolate sulla base dell'analisi del campo orizzontale, e dei corrispondenti andamenti della temperatura potenziale e dell'umidità relativa osservate: va notato come ai moti ascendenti siano associati elevati valori dell'umidità relativa e delle precipitazioni. Tra l'altro questo studio aerologico permetterà una migliore prognosi quantitativa delle precipitazioni estese.

Notevole incremento ha avuto lo studio degli strati d'aria prossima al suolo, sviluppato soprattutto per la necessità di conoscere le possibilità di dissipazione di efflfluenti radioattivi, eventualmente immessi, appunto nei bassi strati dell'atmosfera, da impianti e da centrali elettronucleari.

Non si può non accennare al contributo di carattere sperimentale apportato agli studî sulla circolazione dell'atmosfera dalla immissione nell'atmosfera stessa di sostanze radioattive artificiali funzionanti come "traccianti": per es., recenti esplosioni nucleari compiute nel Sahara (febbraio 60) hanno permesso, attraverso i rilevamenti della radioattività compiuti in numerose stazioni, di seguire il moto delle masse d'aria "inquinate" lungo tre interi giri del globo. Il rapido dissiparsi del contenuto radioattivo della troposfera e della stratosfera rilevato dopo le esplosioni effettuate sulla fine del 1958, ha portato a rivedere l'entità dei fenomeni di turbolenza e scambio atmosferici e in particolare delle interazioni tra stratosfera e troposfera, che si riteneva fossero assai minori di quanto in realtà si è accertato.

Partendo da studî e ricerche condotte per scopi di indagine meteorologica e micrometeorologica è stata incrementata l'indagine anche sui fenomeni di turbolenza, scambio e diffusione nei bassi strati dell'atmosfera, condotta con nuovi, più adatti mezzi sperimentali. Particolarmente note sono le ricerche effettuate presso il laboratorio americano di Brookhaven, dove una torre meteorologica di 140 metri permette di rilevare, in modo continuo e a quote successive, l'andamento del vento, in forza e direzione, e quello della temperatura e umidità in modo particolareggiato per tutto lo strato, mentre opportune fumate, prodotte a tre livelli, mostrano il simultaneo andamento della diffusione effettiva. Una torre meteorologica analoga è stata realizzata in Italia a cura del Comitato Nazionale per le Ricerche Nucleari presso l'impianto di Ispra (Lago Maggiore).

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