PIOGGIA
PIOGGIA
La pioggia è data dal vapore d'acqua diffuso nell'atmosfera, che per raffreddamento, dopo avere raggiunto il punto di rugiada, si deposita sopra nuclei di condensazione. Le goccioline così formate discendono inizialmente con piccola velocità, e quindi anche deboli correnti ascendenti riescono a mantenerle alla quota ove esse si trovano. La debole velocità è dovuta alla forte resistenza opposta dall'aria a gocce molto piccole, ma con l'aumento delle dimensioni delle gocce la velocità di caduta aumenta rapidamente. Per gocce di diametro di 1/50 di millimetro, si calcola che questa velocità sia circa di un centimetro al secondo. All'inizio di una pioggia, spesso le prime gocce sono più grosse delle successive e ciò perché, a causa delle maggiori dimensioni, più rapidamente giungono al suolo. Le dimensioni delle gocce sono molto variabili, ma ordinariamente i diametri sono compresi tra 1 e 3 mm.; in condizioni eccezionali si hanno dimensioni superiori, fino a 7 mm.
Perché la pioggia si formi è necessario si abbia un raffreddamento dell'aria. Si vede facilmente come tra le varie cause che possono provocare questo raffreddamento, ve ne è una di gran lunga preponderante alla quale, salvo rare eccezioni, si possono ricollegare tutte le piogge: il sollevamento dell'aria e la corrispondente espansione. Questo sollevamento può aversi per varie cause alle quali corrispondono altrettanti tipi di piogge.
1. Le piogge dovute alla circolazione generale atmosferica. In questa circolazione si ha, nell'immediata prossimità dell'Equatore, una zona di ampî movimenti ascendenti dell'aria, zona quindi in cui dovremmo trovare una notevole quantità di piogge. Effettivamente, guardando la carta della distribuzione delle piogge sull'intero globo (fig. 1), vediamo come lungo tutto l'Equatore si ha una zona di altissima piovosità: intorno ai 3000 mm. annui. Analoghi movimenti ascendenti si hanno in estate, nel centro dei grandi continenti, poiché questi si riscaldano più degli oceani circostanti. Da questi movimenti provengono, p. es., le piogge estive della Siberia centrale.
2. Una seconda importante causa di pioggia è connessa con la presenza nell'atmosfera di superficie di discontinuità, e con le loro perturbazioni (depressioni o cicloni). Rimandando per maggiori particolari alla voce meteorologia, notiamo che in corrispondenza di queste superficie di discontinuità e dei cicloni si hanno vasti movimenti ascendenti dell'aria con le corrispondenti precipitazioni.
Poiché le superficie di discontinuità e i cicloni si muovono, alaltrettando avviene delle zone di pioggia collegate a essi. Si hanno quindi, per le zone interessate, periodi di pioggia separati da periodi di bel tempo. Le piogge "di cattivo tempo" delle nostre regioni sono, nella grande maggioranza dei casi, di questo tipo.
3. Una terza categoria di piogge, pure molto frequente nelle nostre regioni, si può avere quando nell'atmosfera il gradiente termico verticale è maggiore di quello corrispondente a un'espansione adiabatica. In questo caso si può dimostrare che l'atmosfera è instabile, perché l'aria fredda superiore tende ad andare al posto di quella calda sottostante e viceversa. Nell'innalzarsi, l'aria calda inferiore si raffredda per espansione adiabatica, e oltrepassato il punto di rugiada avviene la condensazione del vapor d'acqua.
In molti casi il procedimento si arresta qui e si hanno quelle formazioni nuvolose dette "cumuli", frequenti nel nostro cielo specie nei pomeriggi estivi; se invece il rimescolamento è molto forte e il movimento ascensionale è molto ampio, al posto dei cumuli si hanno i "cumuli nembi" e si arriva alla fase della precipitazione.
In questo caso, poiché ogni nube forma un focolaio di pioggia separato dagli altri, e poiché le nubi sono trasportate dal vento, avremo, su un determinato punto del suolo, delle rapide alternanze di pioggia intensa e di soste o pioggerelle: si avrà insomma la cosiddetta "pioggia a rovesci".
4. Un quarto tipo di pioggia, anch'esso frequente nelle nostre regioni, è prodotto dal rilievo del suolo e si verifica allorché una corrente d'aria incontra una montagna: le masse d'aria in tali condizioni si elevano lungo le pendici e per l'avvenuta espansione si raffreddano dando quindi origine a piogge, dette perciò giustamente piogge orografiche.
Nei rilievi montuosi si notano notevoli massimi di pioggia sui versanti esposti direttamente al vento mentre sui versanti opposti si hanno sovente dei minimi. Così pure quelle montagne che sono precedute da altri rilievi disposti nella stessa direzione dei venti dominanti hanno minore quantità di pioggia di quelle che si elevano direttamente dalla pianura. Caratteristica delle regioni montuose è poi la grande variabilità nella quantità annua di pioggia fra aree anche molto vicine. Così i fondi valle, ben riparati, hanno spesso grande scarsezza di piogge, in contrasto con gli elevati monti che li racchiudono, talora copiosamente innaffiati.
Le piogge orografiche possono verificarsi anche sopra una regione poco accidentata, cioè anche quando l'entità del rilievo non sarebbe stata di per sé sufficiente a causare direttamente correnti ascendenti sufficientemente energiche. In questo caso l'elevamento dell'aria avviene per il fatto che essendo l'attrito maggiore sulla terraferma che non sul mare, gli strati inferiori della corrente sono ritardati nel loro percorso dalle accidentalità del suolo, quindi le masse d'aria susseguenti sono obbligate a elevarsi sopra le prime il cui movimento è rallentato, e si possono avere piogge dovute a questo movimento ascendente.
Per quanto ai quattro tipi ora accennati si possano in linea generale ricondurre tutte le piogge, tuttavia in pratica si distinguono talora altri tipi, come, ad es., le piogge monsoniche, legate al regime di questi venti (v. monsoni) ai quali si debbono le altissime piovosità di alcune regioni dell'India, dell'Indocina, della Cina meridionale.
Distribuzione della pioggia sul globo. - La media annua della pioggia su tutto il globo è stata valutata in 976 mm. e il volume d'acqua in 4971 × 1011 mc. Sulla terraferma cadono nell'anno in media 659 mm. con un volume di acqua di 994 × 1011 mc., mentre sul mare cadono in media 1107 mm. con un volume di acqua di 3977 × 1011 mc. Le aree di massima piovosità, in linea assoluta, si hanno o sui fianchi di regioni montuose molto esposte a venti marini, come il versante SE. dell'Himālaya orientale, o il versante esposto al mare del M. Camerun in fondo al G. di Guinea (Africa), ovvero in isole oceaniche dotate pur esse di rilievi che arrestino e scarichino le correnti umide (isole Hawaii).
Per ciò che riguarda la distribuzione della pioggia sulle varie parti della terra, dall'annesso planisfero si rileva l'anello equatoriale di alta precipitazione di cui s'è parlato. Si notano poi, intorno ai 40-50° di latitudine sia a nord sia a sud, due zone di alta precipitazione le quali corrispondono invece alle zone dei cicloni e delle superficie di discontinuità. Tra queste zone e quella equatoriale si hanno due zone secche (a nord deserti dell'Arizona, Sahara, Arabico, a sud zone desertiche dell'Argentina, del Sudafrica, dell'Australia).
Questo può dirsi solo in linea generale, perché la presenza di grandi rilievi montuosi e delle corrispondenti piogge orografiche, come pure la distribuzione dei continenti e degli oceani, possono alterare notevolmente i lineamenti generali. In particolare le piogge monsoniche mantengono una piovosità elevata nell'India e nella Cina, per quanto queste si trovino nella latitudine della zona desertica nord. Così anche la catena delle Ande causa un'altissima precipitazione nel Chile meridionale (oltre 3000 mm.) a una latitudine alla quale invece sul versante opposto l'aria arriva ormai quasi priva di umidità e si ha una zona arida.
Nelle zone polari, sia a nord sia a sud, si hanno zone di scarsissime precipitazioni perché, a causa delle basse temperature, il contenuto dell'aria in vapor d'acqua è necessariamente assai piccolo.
Quanto abbiamo rilevato dalla carta delle piogge, viene ad essere confermato dal diagramma della figura 2.
Da esso si ricava, per gli oceani, un andamento assai bene corrispondente con quanto abbiamo detto sopra, e una concordanza quasi egualmente buona si ha nei dati globali (pioggia caduta sulla terra e sul mare insieme). La concordanza è invece, come era da prevedere, meno stretta per quanto riguarda la pioggia che cade sulle terre emerse; in particolare, mentre il massimo equatoriale e quello alle medie latitudini australi sono ben netti, quello delle medie latitudini boreali resta mascherato dalle varie influenze locali e si ha un aumento pressoché continuo di pioggia procedendo dal Polo Nord all'Equatore, dovuto al fatto che le rilevanti piogge monsoniche del S. e del SE. dell'Asia (India e Cina) controbilanciano l'aridità dei deserti dell'Africa settentrionale e dell'Arabia che si trovano alla stessa latitudine e quindi mascherano sul diagramma il minimo corrispondente.
Le figure 3 e 4 mostrano la distribuzione alle varie latitudini delle zone a piovosità molto scarsa e molto elevata (rispettivamente sotto i 250 mm. o sopra i 2500). La fig. 3 mostra due zone principali di elevata frequenza sulla terraferma tra 15° e 30° N. e tra 20° e 35° S. Il massimo nell'emisfero sud, tra 40° e 50° S., rappresenta soltanto la stretta area asciutta della Patagonia. Un secondo massimo tra 40° e 50° N. corrisponde ai grandi deserti della Mongolia e del Turkestan mentre l'abbassamento tra 35° e 40° N. è dovuto alla larga zona delle piogge monsoniche.
La figura 4 (aree con precipitazione oltre 2500 mm.) mostra il massimo nella zona equatoriale. Il massimo intorno a 50° N. è dovuto alle forti piogge dell'Atlantico settentrionale nella latitudine delle depressioni, mentre sulla terraferma il massimo si ha intorno a 50° S. ed è dovuto alle intense piogge delle coste del Chile meridinnale.
Variazioni della guantità di pioggia con l'altitudine. - Le ricerche eseguite mostrano in genere un aumento della pioggia con l'altezza del suolo sul livello del mare: il gradiente varia da regione a regione. In alcune località è di 50 mm. per 100 metri di altitudine, in altre fino a 100 mm. per ogni 100 metri.
L'aumento della precipitazione si manifesta però solo fino a una data quota nella quale si ha la zona di massima precipitazione; dopo si ha invece una diminuzione, spesso notevole, perché le masse di aria ascendenti raffreddandosi diminuiscono il loro contenuto di vapore d'acqua. Un'altra causa di diminuzione della pioggia nelle zone più alte, che può sovrapporsi alla precedente, è data dal fatto che spesso, nelle montagne, l'inclinazione del pendio diminuisce avvicinandosi alla sommità.
La quota alla quale si trova la zona di massima piovosità è poi influenzata tanto dall'umidità quanto dalla temperatura dell'aria e dall'orientamento rispetto alle correnti dominanti. Durante la stagione invernale l'abbondanza di umidità e la temperatura bassa fanno diminuire l'altezza della zona di massima pioggia, mentre nelle altre stagioni i fattori inversi ne aumentano il livello.
Per citare qualche esempio concreto diciamo che nel bacino del Po si ha un aumento medio di circa 62 mm. di pioggia per ogni 100 metri di altezza nel versante nord, mentre in quello sud il gradiente supera di poco i 100 mm. per ogni 100 m.
La zona di massima pioggia in quest'ultimo versante è intorno a 1000 m. e in quello settentrionale intorno a 1200 m.
Nella Liguria la zona di massima pioggia è intorno ai 650 m. col gradiente medio di 50 mm. per ogni 100 m. di altezza. Siffatto gradiente si abbassa intorno a mm. 40 in primavera e in autunno e si riduce a soli 30 mm. durante la stagione più calda.
Distribuzione annuale della pioggia. - A seconda dell'orientamento di una località rispetto alle correnti aeree dominanti, a seconda che queste provengano dal mare o dai continenti, in corrispondenza alle loro variazioni annue, cambia notevolmente la distribuzione della pioggia che cade nei varî mesi dell'anno. Si ha così per ogni zona un corrispondente regime pluviometrico che ne caratterizza la piovosità e che è uno dei più importanti elementi che determinano il clima (v. climatologia).
I principali regimi pluviometrici sono riportati nella fig. 5 che contiene, per ognuno di essi e per ogni mese dell'anno, la specie di pioggia prevalente o l'indicazione dell'assenza di piogge. L'addensamento dei segni dà un'idea, sia pure sommaria, della loro intensità. Cominciando ad esaminare la parte centrale della figura (regioni tropicali) ritroviamo le piogge equatoriali ed appare anche evidente come queste piogge seguono il sole nelle sue oscillazioni annue a nord e a sud dell'Equatore. Segue la zona desertica con siccità in tutti i mesi dell'anno e quindi, attraverso il regime mediterraneo che è un regime di transizione, si giunge a quello extratropicale.
Per comprendere le particolarità di questi regimi s'incominci a esaminare quello extratropicale marittimo. Questo si trova principalmente alle latitudini delle depressioni e presenta quindi prevalentemente piogge cicloniche, più intense d'inverno perché è in questa stagione che le depressioni sono più numerose e più intense. Nei regimi extratropicali, continentale e ultracontinentale, i cicloni possono esserci sempre, ma, avendo attraversato grandi zone di terra hanno ormai perso la maggior parte della loro umidità e quindi le piogge corrispondenti diminuiscono via via d'importanza fino a scomparire del tutto. Si possono invece trovare piogge estive dovute alle correnti ascendenti stabili, causate dal maggiore riscaldamento estivo dei continenti rispetto agli oceani.
In quanto poi al regime mediterraneo, esso, poiché la zona ciclonica si trova in inverno a una latitudine alquanto più bassa che in estate, rassomiglia in inverno a quello extratropicale, e in estate invece si ha scarsezza o mancanza di piogge come nel regime desertico.
In quasi tutta la zona soggetta al regime dei monsoni le piogge sono concentrate nel periodo in cui soffia il monsone estivo e si ha scarsezza o assenza di piogge nella stagione invernale. In qualche regione si può però avere un regime diverso, così accade per esempio in Somalia dove le massime piogge cadono nelle stagioni di transízíone tra i due monsoni.
Le considerazioni schematiche fatte trovano conferma nella fig. 6 che mostra la ripartizione delle piogge sugli oceani alle varie latitudini e nei varî mesi dell'anno.
Variazione diurna. - L'esame portato in più località sulla frequenza delle precipitazioni nelle diverse ore del giorno ha mostrato un andamento diurno, e precisamente due massimi e due minimi. I totali di pioggia più elevati corrispondono in genere al massimo e al minimo di temperatura. Siffatto andamento viene interpretato pensando che il massimo di pioggia al mattino trovi favorevole l'aria fredda per la radiazione notturna nella condensazione del vapore acqueo dell'aria, e il massimo pomeridiano sia favorito dal raffreddamento delle masse di aria ascendenti che allora s'intensifica.
Le diverse ore che vanno attribuite a questi valori estremi dipendono essenzialmente da condizioni locali, le quali talvolta influenzano l'andamento diurno complessivo in modo da renderlo poco evidente.
Bibl.: La letteratura relativa alle piogge si trova in massima parte sparsa nelle pubblicazioni e riviste meteorologiche (v. bibl. di meteorologia). Come lavoro riassuntivo sulla distribuzione delle piogge sull'intero globo v. Brooks e Hunt, n. 28 delle Memorie della Royal Meteorological Society. Dati di piogge per un gran numero di località distribuite su tutto il globo si trovano nei trattati di climatologia: per esempio in J. Hann, Handbuch der Klimatologie, e nel Handbuch der Klimatologie, pubblicato sotto la direzione di W. Köppen e R. Geiger (in corso di stampa).
Notizie sulle piogge in Italia sono riportate molto in particolare nelle pubblicazioni dell'Ufficio Idrografico del Ministero dei lavori pubblici. Tra queste segnaliamo la pubblicazione n. 1 che contiene il riassunto di tutte le osservazioni italiane anteriori al 1920, la n. 13 (carte quinquennali delle piogge in Italia; le carte sono a grande scala [1 : 500.000], ed essendo molto particolareggiate si prestano a confronti fra piogge e conformazione del terreno); la n. 16 (le piogge dal 1921 al 1930) contenente anche varî studî speciali.