nik
2nd March 2010, 17:56
Riporto anche qua quello che ho scritto sul forum di meteotriveneto (http://forum.meteotriveneto.it/viewtopic.php?f=31&t=21724):
post n.1:
In questi giorni, per via delle numerose föhnate, siamo venuti a discutere spesso del föhn nel nowcasting del TAA.
Per questo adesso scrivo un paio di righe sul föhn e provo a descrivere brevemente le due principali toerie per spiegarlo.
Innanzitutto ci sono 2 cause che possono attivare il föhn:
1) Dinamica: un forte gradiente di pressione sulle Alpi (pressione più bassa a nord delle Alpi).
2) Idrostatica: la catena montuosa divide due differenti masse d'aria.
Nel primo caso un flusso d'aria deve scontrarsi il più perpendicolarmente possibile con una catena montuosa, così nel lato sopravento la pressione sale e nel lato sottovento cade. Abbinatamente può passare anche una depressione a NW delle Alpi.
Il secondo caso capita quando la catena montuosa divide per un certo periodo due differenti masse d'aria: aria fredda è più densa di aria calda, e porta dunque a una pressione dell'aria maggiore.
La differenza di pressione tra i due lati alpini risulta quindi solo per via della differenza di densità, e quindi il gradiente è meno forte. In questi casi si può attivare föhn basso, che passa e scende per i passi alpini più bassi (per esempio il Brennero).
Prima di continuare un pó di terminologia:
Temperatura potenziale: è la temperatura che una particella d'aria avrebbe se fosse portata, tramite uno spostamento adiabatico secco (+1°C/100m), ad una pressione standard di riferiment, in genere 1000 hPa.
Temperatura potenziale equivalente (Theta-e): è la temperatura che l'aria avrebbe se tutto il vapore acqueo in essa condensasse, e fosse quindi portata alla pressione di 1000 hPa adiabaticamente. Quindi è una combinazione di temperatura dell'aria e contenuto di umidità.
Linee isoentropiche: collegano superfici a temperatura potenziale equivalente costante. Esse mostrano le traiettorie dell'aria. (Theta-e si conserva se l'unica fonte di calore è quella di condensazione).
Föhn alto (Deep Föhn): si attiva con forte dinamica, il föhn penetra in quasi tutte le valli alpine, nel lato sopravento si possono trovare effetti di stau. Anche i venti in quota provengono da direzioni meridionali.
Föhn basso (Shallow Föhn): si attiva anche per via dell'idrostatica, con dinamica debole; il föhn da sud passa solo per i passi più bassi della catena alpina, mentre il vento in quota può soffiare da W, NW o anche da N.
Gradiente adiabatico secco: è il modo in cui una particella d'aria si scalda (si raffredda) quando viene abbassata (sollevata), senza che l'acqua in essa contenuta condensi e così liberi calore latente: +(-)1°C/100m
Gradiente adiabatico umido: quando l'aria si raffredda fino ad arrivare al punto da condensare e liberare calore latente: così il riscaldamento (raffreddamento) è meno intenso: circa +(-) 0.6°C/100m
LCL: livello di condensazione forzata (per esempio per via dell'orografia o di un fronte). Dal LCL in su una particella d'aria si raffredda col gradiente adiabtico umido (dal LCL in su avviene condensazione --> nuvole).
Adesso veniamo alle due principiali teorie sul föhn:
I) "Swiss type föhn"
Questa é la teoria piú comune, che si trova in tutti i libri e siti internet.
Si basa sulla termodinamica, e ha come prerequisiti il sollevamento di aria (e annessa condensazione) sul lato sopravento di una catena montuosa.
In poche parole una massa d'aria viene spinta verso i monti e ne risale il pendio raffreddandosi col gradiente adiabataico secco fino al LCL. Dal LCL in su si raffredda col gradiente adiabatico umido fino in cima alla catena montuosa. Da qui inizia a scendere dal lato sottovento dei monti, ma ormai l'aria ha perso l'umiditá che aveva sull'altro lato, e quindi si riscalda sin dall'inizio (o quasi) col gradiente adiabatico secco.
Con questa teoria si spiegano anche le precipitazioni da stau e il muro del föhn.
http://img515.imageshack.us/img515/2352/nuovaimmaginebitmapt.png
la linea rossa indica la salita: sollevamento adiabatico secco da A a B, e poi dal punto B (LCL) sollevamento adiabatico umido. Il segmento CD viene percorso 2 volte (su da un lato e giù dall'altro lato dei monti), per via del muro del föhn e di precipitazioni che vengono portate oltre i monti per qualche km. L'ultimo tratto che una particella d'aria percorre è il tratto blu: qui viene compressa e riscaldata in modo adiabatico secco fino a fondovalle. In poche parole ha molto più spazio per riscaldarsi maggiormente in modo adiabatico secco.
Come si vede la temperatura potenziale nel lato sottovento dove soffia il föhn rimane costante, cioè l'aria è completamente rimescolata adiabaticamente.
Questa teoria è molto semplice e probabilmente per questo si trova tanto nei libri.
Nel lato occidentale delle Alpi (svizzero) questa teoria funziona piuttosto bene. Dal lato orientale (austriaco) però in più del 50% dei casi di föhn non ci sono precipitazioni o talvolta nemmeno nuvole dal lato Italiano.
Dunque veniamo alla seconda teoria:
II) "Austrian type föhn"
(una sottospecie é il Gap Flow)
In questa teoria si vede il föhn come un flusso di un singolo strato in un fluido poco profondo (si spiega con le shallow water equations e con il numero di Froude).
In questa teoria non cè sollevamento di masse d'aria a sud delle Alpi, perchè l'aria fredda (più densa) rimane bloccata davanti ai monti, e ristagna lì. Nel frattempo l'aria più calda (relativamente) in quota passa oltre e cade come una cascata a nord delle Alpi.
Di solito il föhn da sud si ha quando una saccatura (con tanto di sistema frontale) si avvicina alle Alpi: prima dell'avvicinarsi di aria più calda, troviamo uno strato di aria più fredda (temperatura potenziale equivalente più bassa, che corrsiponde a "un dosso" di isoentropiche al suolo) ristagnante a sud delle Alpi (atmosfera stabile).
[Nota: anche nelle valli a nord delle Alpi può ristagnare un lago freddo prodotto dal raffreddamento notturno, che può impedire al föhn di penetrare fino ai fondovalle. Appunto per questo si osserva anche come la quota alla quale arriva il föhn spesso varia nel corso di una giornata: di giorno si abbassa (turbolenza termica nei bassi strati per via del riscaldamento della radiazione solare) mentre di notte si alza (produzione di laghi freddi/inversioni nei fondovalle).]
Le isentropiche quindi scendono da un livello superiore a uno minore passando le Alpi.
Questo si vede con le misurazioni effettuate nel 1999 per il MAP (Mesoscale Alpine Program) da Mayr e Gohm dell'Università di Innsbruck:
la linea grossa è la topografia media dei monti attorno al passo del Brennero e del Wipptal, quella tratteggiata è l'atezza dell'autostrada.
le linee sottili sono isoentropiche (intervalli di 2°C). I colori sono la componente del vento meridionale in m/s.
Infine la linea bianca a sinistra è il muro del föhn.
http://img517.imageshack.us/img517/8378/nuovaimmaginebitmaph.png (http://img517.imageshack.us/i/nuovaimmaginebitmaph.png/)
questo è un esempio più generale: le linee sono sempre isoentropiche:
http://img704.imageshack.us/img704/2853/nuovaimmaginebitmapb.png
si vede bene il lago freddo a ridosso delle Alpi a sud, e come la temperatura potenziale equivalente sopra Innsbruck (lì della valle) sia costante con l'alteza nello strato inferiore della troposfera.
in pratica il föhn è come una bora "mascherata" (Steinacker, 2006). La ragione per cui il föhn porta a un riscaldamento dell'aria è il fatto che rimuove un lago freddo già presente. Se guardiamo la bora sul Mar Adriatico, essa di solito porta ad un raffreddamento perchè il mare non permette la formazione di un lago freddo.
D'estate a Innsbruck è già stato osservato föhn che ha fatto abbassare la temperatura in città, al posto di farla aumentare.
Riassunto schematico:
http://img22.imageshack.us/img22/2544/theoryx.gif
Spero di non aver dimenticato troppi particolari e di non aver scritto in modo troppo caotico :p
...continua...
post n.1:
In questi giorni, per via delle numerose föhnate, siamo venuti a discutere spesso del föhn nel nowcasting del TAA.
Per questo adesso scrivo un paio di righe sul föhn e provo a descrivere brevemente le due principali toerie per spiegarlo.
Innanzitutto ci sono 2 cause che possono attivare il föhn:
1) Dinamica: un forte gradiente di pressione sulle Alpi (pressione più bassa a nord delle Alpi).
2) Idrostatica: la catena montuosa divide due differenti masse d'aria.
Nel primo caso un flusso d'aria deve scontrarsi il più perpendicolarmente possibile con una catena montuosa, così nel lato sopravento la pressione sale e nel lato sottovento cade. Abbinatamente può passare anche una depressione a NW delle Alpi.
Il secondo caso capita quando la catena montuosa divide per un certo periodo due differenti masse d'aria: aria fredda è più densa di aria calda, e porta dunque a una pressione dell'aria maggiore.
La differenza di pressione tra i due lati alpini risulta quindi solo per via della differenza di densità, e quindi il gradiente è meno forte. In questi casi si può attivare föhn basso, che passa e scende per i passi alpini più bassi (per esempio il Brennero).
Prima di continuare un pó di terminologia:
Temperatura potenziale: è la temperatura che una particella d'aria avrebbe se fosse portata, tramite uno spostamento adiabatico secco (+1°C/100m), ad una pressione standard di riferiment, in genere 1000 hPa.
Temperatura potenziale equivalente (Theta-e): è la temperatura che l'aria avrebbe se tutto il vapore acqueo in essa condensasse, e fosse quindi portata alla pressione di 1000 hPa adiabaticamente. Quindi è una combinazione di temperatura dell'aria e contenuto di umidità.
Linee isoentropiche: collegano superfici a temperatura potenziale equivalente costante. Esse mostrano le traiettorie dell'aria. (Theta-e si conserva se l'unica fonte di calore è quella di condensazione).
Föhn alto (Deep Föhn): si attiva con forte dinamica, il föhn penetra in quasi tutte le valli alpine, nel lato sopravento si possono trovare effetti di stau. Anche i venti in quota provengono da direzioni meridionali.
Föhn basso (Shallow Föhn): si attiva anche per via dell'idrostatica, con dinamica debole; il föhn da sud passa solo per i passi più bassi della catena alpina, mentre il vento in quota può soffiare da W, NW o anche da N.
Gradiente adiabatico secco: è il modo in cui una particella d'aria si scalda (si raffredda) quando viene abbassata (sollevata), senza che l'acqua in essa contenuta condensi e così liberi calore latente: +(-)1°C/100m
Gradiente adiabatico umido: quando l'aria si raffredda fino ad arrivare al punto da condensare e liberare calore latente: così il riscaldamento (raffreddamento) è meno intenso: circa +(-) 0.6°C/100m
LCL: livello di condensazione forzata (per esempio per via dell'orografia o di un fronte). Dal LCL in su una particella d'aria si raffredda col gradiente adiabtico umido (dal LCL in su avviene condensazione --> nuvole).
Adesso veniamo alle due principiali teorie sul föhn:
I) "Swiss type föhn"
Questa é la teoria piú comune, che si trova in tutti i libri e siti internet.
Si basa sulla termodinamica, e ha come prerequisiti il sollevamento di aria (e annessa condensazione) sul lato sopravento di una catena montuosa.
In poche parole una massa d'aria viene spinta verso i monti e ne risale il pendio raffreddandosi col gradiente adiabataico secco fino al LCL. Dal LCL in su si raffredda col gradiente adiabatico umido fino in cima alla catena montuosa. Da qui inizia a scendere dal lato sottovento dei monti, ma ormai l'aria ha perso l'umiditá che aveva sull'altro lato, e quindi si riscalda sin dall'inizio (o quasi) col gradiente adiabatico secco.
Con questa teoria si spiegano anche le precipitazioni da stau e il muro del föhn.
http://img515.imageshack.us/img515/2352/nuovaimmaginebitmapt.png
la linea rossa indica la salita: sollevamento adiabatico secco da A a B, e poi dal punto B (LCL) sollevamento adiabatico umido. Il segmento CD viene percorso 2 volte (su da un lato e giù dall'altro lato dei monti), per via del muro del föhn e di precipitazioni che vengono portate oltre i monti per qualche km. L'ultimo tratto che una particella d'aria percorre è il tratto blu: qui viene compressa e riscaldata in modo adiabatico secco fino a fondovalle. In poche parole ha molto più spazio per riscaldarsi maggiormente in modo adiabatico secco.
Come si vede la temperatura potenziale nel lato sottovento dove soffia il föhn rimane costante, cioè l'aria è completamente rimescolata adiabaticamente.
Questa teoria è molto semplice e probabilmente per questo si trova tanto nei libri.
Nel lato occidentale delle Alpi (svizzero) questa teoria funziona piuttosto bene. Dal lato orientale (austriaco) però in più del 50% dei casi di föhn non ci sono precipitazioni o talvolta nemmeno nuvole dal lato Italiano.
Dunque veniamo alla seconda teoria:
II) "Austrian type föhn"
(una sottospecie é il Gap Flow)
In questa teoria si vede il föhn come un flusso di un singolo strato in un fluido poco profondo (si spiega con le shallow water equations e con il numero di Froude).
In questa teoria non cè sollevamento di masse d'aria a sud delle Alpi, perchè l'aria fredda (più densa) rimane bloccata davanti ai monti, e ristagna lì. Nel frattempo l'aria più calda (relativamente) in quota passa oltre e cade come una cascata a nord delle Alpi.
Di solito il föhn da sud si ha quando una saccatura (con tanto di sistema frontale) si avvicina alle Alpi: prima dell'avvicinarsi di aria più calda, troviamo uno strato di aria più fredda (temperatura potenziale equivalente più bassa, che corrsiponde a "un dosso" di isoentropiche al suolo) ristagnante a sud delle Alpi (atmosfera stabile).
[Nota: anche nelle valli a nord delle Alpi può ristagnare un lago freddo prodotto dal raffreddamento notturno, che può impedire al föhn di penetrare fino ai fondovalle. Appunto per questo si osserva anche come la quota alla quale arriva il föhn spesso varia nel corso di una giornata: di giorno si abbassa (turbolenza termica nei bassi strati per via del riscaldamento della radiazione solare) mentre di notte si alza (produzione di laghi freddi/inversioni nei fondovalle).]
Le isentropiche quindi scendono da un livello superiore a uno minore passando le Alpi.
Questo si vede con le misurazioni effettuate nel 1999 per il MAP (Mesoscale Alpine Program) da Mayr e Gohm dell'Università di Innsbruck:
la linea grossa è la topografia media dei monti attorno al passo del Brennero e del Wipptal, quella tratteggiata è l'atezza dell'autostrada.
le linee sottili sono isoentropiche (intervalli di 2°C). I colori sono la componente del vento meridionale in m/s.
Infine la linea bianca a sinistra è il muro del föhn.
http://img517.imageshack.us/img517/8378/nuovaimmaginebitmaph.png (http://img517.imageshack.us/i/nuovaimmaginebitmaph.png/)
questo è un esempio più generale: le linee sono sempre isoentropiche:
http://img704.imageshack.us/img704/2853/nuovaimmaginebitmapb.png
si vede bene il lago freddo a ridosso delle Alpi a sud, e come la temperatura potenziale equivalente sopra Innsbruck (lì della valle) sia costante con l'alteza nello strato inferiore della troposfera.
in pratica il föhn è come una bora "mascherata" (Steinacker, 2006). La ragione per cui il föhn porta a un riscaldamento dell'aria è il fatto che rimuove un lago freddo già presente. Se guardiamo la bora sul Mar Adriatico, essa di solito porta ad un raffreddamento perchè il mare non permette la formazione di un lago freddo.
D'estate a Innsbruck è già stato osservato föhn che ha fatto abbassare la temperatura in città, al posto di farla aumentare.
Riassunto schematico:
http://img22.imageshack.us/img22/2544/theoryx.gif
Spero di non aver dimenticato troppi particolari e di non aver scritto in modo troppo caotico :p
...continua...