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LE
PERTURBAZIONI
Risale
addirittura alla seconda metà del secolo diciannovesimo
il primo tentativo di realizzare una previsione delle condizioni
atmosferiche attraverso lo studio della formazione delle depressioni
alle medie e alte latitudini. Lo scrive R. Fitz-Roy nel suo volume
"Weather book", edito a Londra nel 1863, con le testuali
parole:"I vortici ciclonici alle nostre latitudini si formano
nelle zone di interazione fra masse d'aria aventi differenti proprietà,
le quali masse si originano rispettivamente nelle zone polari
ed in quelle sub-tropicali". L'intuizione era veramente formidabile
ma per parecchi anni ancora nessuno prese in considerazione una
simile quanto ardita affermazione, dato che in quel tempo, per
via dei commerci navali tra Europa e continente americano, si
seguivano rotte sub-tropicali e pertanto risultava più
comodo studiare ed analizzare la meteorologia convettiva che non
certo quella sinottica.
E' necessario giungere ai primi del secolo ventesimo perché
le affermazioni di Fitz-Roy venissero accolte e analizzate. Fu
merito proprio della scuola norvegese con a capo V. Bjerknes iniziare
uno studio sistematico sulle correnti alle medie e alte latitudini
con la giusta convinzione che non sarebbe stato possibile analizzare
le condizioni meteorologiche in Europa, e tanto meno prevederne
l'evoluzione, utilizzando solamente osservazioni e dati meteo
di singole località senza disporre di un quadro d'insieme
su aree le più vaste possibile. Si giunse così,
in modo particolare nei decenni 1920-1950, al metodo molto importante
di segnare su carte geografiche adatte i dati rilevati tutti alla
stessa ora e di tracciare isoterme e isobare che in qualche modo
potessero legare, in figure particolari, le osservazioni di stazioni
anche molto lontane fra loro, ma che presentavano dati quasi simili.
Si crearono in questo modo dei quadri "sinottici", più
completi e precisi di quanto non fosse stato fatto fino ad allora,
quadri che costituirono e costituiscono, almeno in gran parte,
l'ossatura di quella meteorologia, che sia pure attraverso profonde
modifiche, è ancora oggi un fondamento delle previsioni
del tempo: la cosiddetta Meteorologia Sinottica.
Essa si presenta tuttora come quel ramo della Fisica dell'Atmosfera
in cui, vengono sviluppati modelli (concettuali e fisico-matematici)
atti ad individuare soprattutto la struttura atmosferica tridimensionale
e a prevederne l'evoluzione futura. V Bjerknes affermò
infatti che "se l'analisi sinottica avesse potuto fornire
una descrizione completa dello stato iniziale dell'atmosfera sarebbe
allora stato possibile fare una prognosi degli stati futuri usando
le leggi fondamentali dell'idrodinamica e della termodinamica".
Il modello venne chiamato anche modello del fronte polare poichè
fu inizialmente applicato soprattutto ai fronti di avanzata di
aria di origine polare, in arrivo, per il continente europeo,
in modo particolare dalla Groenlandia. Il modello dunque ebbe
alcuni significativi successi prognostici per le Nazioni affacciate
sull'Atlantico, come Isole Britanniche, Scandinavia e Francia,
ma si rivelò spesso ingannevole in regioni dal clima più
tumultuoso e troppo variabile, come il Bacino del Mediterraneo,
dove l'orografia, in modo speciale quella alpina, interagendo
in maniera molto marcata con i fronti di perturbazione, ne modifica
sostanzialmente la struttura e il movimento.
La scuola norvegese era praticamente l'unica seguita nel campo
delle previsioni meteorologiche e ricevette anche un notevole
contributo di perfezionamento in modo decisivo ad opera dell'inglese
R. Sutcliffe, il quale mise a punto la cosiddetta teoria dello
sviluppo baroclino. Questa teoria fece fare alle previsioni un
notevole balzo in avanti con l'idea di collegare l'evoluzione
dei campi dinamici e termici in quota con quelli al suolo dimostrando
che le perturbazioni al suolo dipendono in gran parte dall'evoluzione
alle varie quote. In questi anni si ebbe anche un miglioramento,
seppure modesto, della rete di osservazione dei parametri meteo
in quota, attraverso i sondaggi con radio sonde e così
Sutcliffe mise in evidenza che la formazione di un vortice ciclonico
negli strati bassi dipende molto spesso da un' instabilità
su grande scala dei sistemi in quota. Tale instabilità
è collegata principalmente ai gradienti termici, denominata
instabilità baroclina, e produce nel ramo orientale della
saccatura di un'onda in quota, un'ampia zona di divergenza di
massa; al di sotto di tale zona, per compensazione, vi è
dunque una regione di moti verticali ascendenti ed un'altra di
convergenza negli strati prossimi al suolo.
Nei bassi strati, per effetto della forza di Coriolis, l'aria
penetra nella zona di convergenza con movimento antiorario a spirale
creando così un caratteristico vortice ciclonico; inoltre
lo stesso processo produce un'ondulazione sul fronte di avanzata
dell' aria fredda, cioè sul fronte freddo, determinando,
in una prima fase, la formazione del sistema frontale costituito
da fronte freddo e fronte caldo e successivamente lo sviluppo
del sistema maturo fronte freddo-fronte caldo-fronte occluso.
Durante e soprattutto dopo la Seconda Guerra Mondiale la meteorologia
e le previsioni meteorologiche ebbero un grande sviluppo in particolare
per il grande miglioramento della rete di osservazioni al suolo
e in quota con maglie sempre più strette. Fu allora che
un gruppo di meteorologi scandinavi, fra i quali primeggiarono
S. Petterssen ed E. Palmen dell'Università di Chicago che
svilupparono meglio, date le nuove possibilità, la teoria
dello sviluppo baroclino che divenne nel periodo fra la fine della
guerra e gli anni 70 il più importante e preciso strumento
a disposizione dei previsori sinottici del tempo a breve scadenza.
Per quanto riguarda poi le scale di moto, l'individuazione di
numerosi sistemi di tempo non etichettabili nell'ambito della
Scuola Norvegese portò anche alla messa a punto di un nuovo
importante strumento diagnostico e prognostico:l'analisi di scala.
Un quadro sinottico di una situazione meteorologica infatti coinvolge
sistemi aventi dimensioni spazio-temporali diverse, cioè
scale che lavorano in intervalli temporali diversi, su estensioni
territoriali diverse, con contenuti energetici diversi, ma tutte
presenti contemporaneamente in un'intrigata sequenza di interazioni.
Il gruppo di Chicago catalogò poi in maniera esemplare
le correnti a getto, quelle correnti velocissime, fino a oltre
500 chilometri orari, che si sviluppano in determinate zone della
troposfera e della stratosfera. Di queste correnti fu riconosciuta
la dinamica di formazione e di evoluzione, la loro posizione rispetto
agli altri sistemi e la loro estrema importanza nell'evoluzione
dinamica delle situazioni meteorologiche.
Fra l'altro sul testo di S. Petterssen "Weather Analysis
and Forecasting" e su quello di E. Palmen e C. Newton "Atmospheric
Circulation Systems", si sono formati, almeno nella fase
iniziale della loro carriera, migliaia di meteorologi in tutto
il mondo.
Nella seconda metà degli anni 70 era già molto sentita,
in molti campi di ricerca e di applicazione, la necessità
di previsioni attendibili anche a media (3-5 giorni) o a lunga
scadenza (7-10 giorni). Con la costituzione successiva di alcuni
supercentri di elaborazione, fra i quali spicca l'European Centre
for Medium Range Weather Forecast (ECMWF), fu riconoscere che
bisognava essere sufficientemente sicuri dell'analisi di partenza,
in altre parole quali caratteristiche di base avrebbe dovuto avere
una rete mondiale di osservazioni. Fu questo uno degli obiettivi
del GARP (Global Atmosphere Research Programme). I risultati in
questo senso furono sintetizzati nell'importante convegno tenuto
a cura dell'Organizzazione Meteorologica Mondiale a Princeton
nel dicembre 1982. Le conclusioni, purtroppo, non furono ottimistiche:
si stimò che una rete osservazionale adatta per una buona
analisi di partenza atta ad ottenere con metodi numerici previsioni
di 15-30 giorni aventi la stessa attendibilità di quelle
a media scadenza (cioè fino a circa 7-10 giorni) sarebbe
stata disponibile presumibilmente nei primissimi anni del 2000,
realizzazione d'altra parte non ancora attuata fino ad oggi. Fino
a quel momento bisognava ancora affidarsi alle tecniche tradizionali
non numeriche. Di conseguenza per verificare i progressi fatti
in tutti i campi, sia in quelli tradizionali, sia in quelli della
modellistica numerica orientata verso la lunga scadenza, l'OMM
cominciò ad organizzare convegni a ritmo biennale a partire
dal 1983; il primo di tali convegni si tenne al College Park in
USA e l'ultimo, sui Climate Risk con sottotitolo "Living
with Climate Variability and Change: Understanding the Uncertainties
and Managing the Risks" a Espoo, Finland, 17-21 July 2006.
Sulla scena di questo tipo di previsioni si era intanto affacciata
una nuova metodologia, quella delle teleconnessioni, che si basa
sullo studio di anomalie imponenti che si verificano in determinate
zone del globo che possono influenzare la circolazione generale
dell'atmosfera. Esse possono generare, anche dopo molto tempo
perfino di mesi altri fenomeni ben individuabili in regioni del
globo lontane a volte molte migliaia di chilometri da quella dell'anomalia
iniziale.
Ancora più avanti, per una più accurata analisi
probabilistica previsionale, ci si rivolse infine anche agli scambi
oceani-atmosfera, come pure quelli superfici ghiacciate-atmosfera,
poiché, soprattutto nel lungo termine, influenzano in maniera
importante la circolazione atmosferica globale.
Al giorno d'oggi importante lo studio dei fenomeni atmosferici
con modelli a maglie sempre più fitte, in modo da ottenere
una previsione attendibile almeno fino a 4-5 giorni dell'evoluzione
delle condizioni atmosferiche su aree sempre più circoscritte,
come ad esempio grandi città, anche con l'aiuto di supercalcolatori
e dei dati satellitari in orbita geosincrona o polare.
Per
quanto riguarda le perturbazioni atmosferiche e la loro azione
sui vari organi, sistemi ed apparati dell'organismo umano dunque
in biometeoclimatologia medica si prendono in considerazione il
fronte caldo, il fronte freddo, il fronte occluso, il fronte stazionario,
le onde di calore ed i vortici freddi in quota, ben consapevoli
che molti studi dovranno in avvenire essere ripetuti con metodiche
scientifiche più accurate, evidenziando anche le varie
fasce di età, lo stile abitativo, l'ambiente nel quale
i soggetti vivono.
E' importante anche analizzare l'arrivo dei vari sistemi perturbati
a partire da 72 ore prima del loro arrivo in modo che sia più
facile per il soggetto meteorolabile mettersi nelle condizioni
psicofisiologiche per affrontare meglio determinate sindromi morbose.
In sintesi ecco alcune peculiarità dei vari tipi di fronti
perturbati.
Fronte
caldo
Il fronte caldo è quella superficie di discontinuità
che si muove sotto la spinta di una massa di aria calda. Esso
dà luogo a nubi stratificate per lo scorrimento di aria
relativamente calda su quella fredda affluita precedentemente.
Le prime avvisaglie del fronte caldo si hanno con la comparsa
dei cirri, sostituiti poi dai cirrostrati. Dopo alcune ore compaiono
in cielo anche gli altostrati ed infine i nembostrati, da cui
cade una pioggia debole, ma continua anche per molte ore, e, se
la temperatura è sufficientemente bassa, la precipitazione
si presenta sotto forma di neve.
Nel fronte caldo troviamo la pressione in lenta e continua diminuzione,
venti dai quadranti meridionali, temperatura in lento e costante
aumento, visibilità orizzontale molto ridotta per presenza
di dense foschie o nebbie, precipitazioni per lo più deboli
e continue, persistenti anche per molte ore, nubi stratificate,
di spessore mai così intenso come nelle nubi a sviluppo
verticale dei fronti freddi, ionizzazione dell'aria prevalentemente
positiva(vedere)
.
Caratteristiche
del fronte caldo
Il
fronte freddo invece è quella superficie di discontinuità
che si muove sotto la spinta di una massa di aria fredda.
Da luogo a nubi a sviluppo verticale, dai Cumulus mediocris ai
congestus, in grado di aggregarsi successivamente in imponenti
cumulonembi, che si spingono anche fino a 12 km. di altezza. Dai
cumulonembi cadono forti rovesci di pioggia o di neve, accompagnati
da vento spesso impetuoso spesso a raffiche, accompagnate da un
sensibile calo della temperatura, a volte anche di parecchi gradi.
Nel fronte freddo abbiamo pressione atmosferica in veloce e sensibile
aumento, visibilità orizzontale buona od ottima, precipitazioni
a carattere di rovescio anche temporalesco, per lo più
di breve durata ed alternate a zone di sereno, venti a raffiche
dai quadranti settentrionali, temperatura in sensibile e brusca
diminuzione, nubi a grande sviluppo verticale come nel caso dei
cumuli congesti ed i cumulonembi, ionizzazione dell'aria prevalentemente
negativa (vedere).
Caratteristiche
del fronte freddo
Il fronte occluso può avere il carattere di fronte caldo,
quando il fronte al suolo presenta i caratteri di un fronte caldo,
mentre in quota si riscontrano invece le caratteristiche di un
fronte freddo. Accade il contrario per il fronte occluso a carattere
di fronte freddo.
I fronti caldi e freddi ruotano di norma intorno ad una zona di
bassa pressione: sul lato orientale, cioè sulla parte destra
della depressione arriva il fronte caldo, mentre contemporaneamente,
sul lato occidentale o sinistro della depressione, agisce il fronte
freddo (vedere).
Il
fronte stazionario è quel tipo di fronte, il quale, per
particolari situazioni isobariche, non riesce a spostarsi verso
altri luoghi per una situazione di blocco (bloking) Esso si forma
nelle situazioni di sbarramento e può portare tempo perturbato
con intense precipitazioni anche per più giorni di seguito.
Un esempio eclatante per il nostro paese è il fronte stazionario
che si forma in Lombardia e Piemonte quando un zona di alta pressione
è presente il Valpadana, mentre una zona di bassa pressione
è stazionaria sulla Penisola Iberica. In questo caso si
possono determinare precipitazioni anche alluvionali, in modo
particolare in Val d'Aosta e sui laghi lombardi, mentre il resto
della penisola gode di un sole splendente.
Dal momento che i fronti freddi si spostano più velocemente
dei fronti caldi, nell'evoluzione della zona di bassa pressione,
si formerà un fronte occluso, cioè un fronte nato
dal congiungimento del fronte freddo con il fronte caldo.
In questo modo non si troverà più traccia del fronte
caldo al suolo, ma solo questo nuovo tipo di perturbazione (vedere).
Caratteristiche
del fronte occluso
Il fronte occluso potrà così essere di due tipi
diversi: occlusione a carattere di fronte caldo, quando l'aria
fredda in arrivo è meno fredda che quella preesistente
ed il contrario per l'occlusione a carattere di fronte freddo.
È intuitivo pensare che le occlusioni a carattere di fronte
caldo saranno molto più frequenti in inverno sul continente
europeo, quando l'aria al suolo è sempre molto più
fredda di quella in arrivo dall'atlantico, anche se a carattere
di fronte freddo.
Il contrario invece durante l'estate, quando saranno molto più
frequenti le occlusioni a carattere di fronte freddo, dal momento
che, nella stagione calda, il continente presenta temperatura
più elevata di quella dell'oceano. In questo tipo di fronte
i fenomeni saranno naturalmente molto vari, con caratteristiche
legate sia al fronte caldo che al fronte freddo(vedere)
.
Goccia
di aria fredda o vortice freddo in quota.
Per maggiori dettagli sulle varie tipologie di fronti vedere il
link sottostante:
TIPOLOGIA
FRONTI
Una menzione speciale meritano i fenomeni collegati alla presenza
di una goccia d'aria fredda in quota, mentre al suolo la pressione
si mantiene livellata, di norma intorno ai valori normali, in
modo particolare durante il periodo estivo.
Le gocce di aria fredda in quota o vortici freddi, del diametro
di 300-1000 km., si formano quando una saccatura di bassa pressione
molto allungata, di solito per il continente europeo sul Golfo
di Guascogna, è, per così dire, tagliata nella sua
parte centrale, per afflusso di aria calda dai quadranti meridionali.
In tal modo, la parte meridionale di questa saccatura presenta
una vita autonoma e si muove secondo traiettorie non bene prevedibili,
nemmeno con i più recenti modelli previsionali a mesoscala,
cioè all'altezza di circa 5500 metri o 500 hpa.
Di norma le gocce di aria fredda in quota prendono vita, sulle
nostre regioni, verso la fine della primavera o durante il periodo
estivo, anche se possono essere presenti in tutte le stagioni.
Le condizioni atmosferiche al suolo, sotto l'influenza della goccia
d'aria fredda, si presentano spesso molto perturbate, maggiormente
in estate, con annuvolamenti sparsi, piogge occasionali, anche
abbastanza intense, durante la notte e la mattinata; formazione
di correnti ascendenti con rovesci o temporali nel pomeriggio
o verso sera (vedere).
Esistono
poi le onde di calore che possono portare molti danni all'organismo
umano, specie nei soggetti in fase evolutiva oppure negli ultrasessantacinquenni
debilitati, in modo quasi specifico se vivono soli, in abitazioni
di città malsane, agli ultimi piani di abitazioni non climatizzate
e ai limiti della sopravvivenza.
La risposta dell'organismo umano alle onde di calore estive avviene
mediante l'attivazione di diversi meccanismi neurofisiologici
come
dilatazione dei vasi periferici con contemporaneo aumento del
flusso sanguigno cutaneo in modo da incrementare e rendere più
efficente la dispersione di calore;
sudorazione, a volte anche abbondante, in modo che l'evaporazione
dell'acqua prodotta dalle ghiandole sudoripare che ricoprono la
superficie cutanea, possa rinfrescare la cute,
aumento della frequenza respiratoria. L'aria espirata infatti
è più calda di quella inspirata e contiene vapore
acqueo che disperde, seppure lentamente, il calore interno.
Quando questi fattori di autoregolazionei diventano inefficienti
o insufficienti ad un'adeguata dispersione del calore sia per
l'intensità dell'esposizione, sia per limitazioni indotte
da stati patologici pre-esistenti, si manifestano danni sempre
più ingravescenti agli organi, sistemi ed apparati xdell'organismo.alla
salute prodotti dall'eccesso di calore.
I danni li possiamo classificare in
diretti, colpo di sole, colpo di calore, collasso da calore, crampi
muscolari violenti,
indiretti, aggravamento progressivo delle condizioni patologiche
pre-esistenti che porta ad un aumento della mortalità generale
(vedi estate 2003).
LE
PERTURBAZIONI E LA SALUTE UMANA
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LE
MASSE D'ARIA
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