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Congelamento dell'acqua con temperature positive, come è possibile?

mercoledì 11 aprile 2018
di Cemer - Centro Meteo per l'Etruria e Roma
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Congelamento dell’acqua con temperature positive, come è possibile?

Il fenomeno del congelamento dell’acqua con temperature positive. Come si verifica?

Di Claudio Giulianelli

ROMA, 11 Aprile 2018 – Ci sono alcuni fenomeni che vanno contro il senso comune,alcuni più facili da osservare di altri,quali la neve con temperature positive,anche con 3-4 gradi centigradi. Meno frequente è invece il congelamento dell’acqua con temperature positive sotto irruzioni fredde. L’esempio più eclatante che ricordo era alla fine di dicembre 2014,con una temperatura di 2 gradi attorno a mezzogiorno,l’acqua ghiacciava sotto i colpi della tramontana. Inizialmente possiamo stupirci,in quanto la termodinamica ci dice che due corpi a contatto tendono all’equilibrio termico. Una seconda considerazione che può venire in mente di fare è che il vento sottrae più calore all’acqua. Di irruzioni fredde ne vediamo varie nel tempo,più o meno intense,ma il fenomeno non avviene sempre o non sempre è così evidente. Useremo questo caso molto didattico per capire il fenomeno ed estenderlo poi al caso della neve con temperature positive.

Immaginiamo dunque che sia in corso una irruzione fredda,e abbiamo la nostra vaschetta di acqua esposta al vento freddo di tramontana,e vediamo che questa congela nonostante la temperatura sopra lo 0°c.
Vediamo quello che succede: l’acqua della vasca tenderà ad evaporare. L’evaporazione dell’acqua avviene se l’acqua non è troppo fredda,ma un altro modo di far evaporare l’acqua è quello di rendere l’ambiente circostante secco: se immaginiamo la nostra vasca al chiuso con aria secca,l’acqua evapora fino a che non si arriverà ad un equilibrio per cui tante molecole di vapore escono dall’acqua,e altrettante condensano e ritornano ad essa. Ossia l’ambiente è saturo. Se esponiamo la vasca a un flusso di aria secca,la vasca evapora,ma non trova mai un equilibrio, perché l’ambiente è sempre soggetto a un ricambio di aria di nuovo secca. A questo punto potreste essere confusi,in quanto l’evaporazione dell’acqua avviene se la riscaldo,mentre qui si è descritto un processo osmotico. L’evaporazione,per avvenire,ha effettivamente bisogno di calore e lo sottrae all’acqua della vasca,la cui temperatura di conseguenza scende. Questo vuol dire che,pure se ho una temperatura di 2 gradi ma aria secca e ben ventilata,l’acqua della mia vasca evapora fino al congelamento. La temperatura dell’acqua può scendere a temperature anche di svariati gradi in meno dell’aria. Quindi sotto irruzione continentale come quella descritta a inizio articolo,con una temperatura di 2 gradi il congelamento è stato possibile perché l’evaporazione forzata dell’acqua,a causa del flusso di aria secca,ha sottratto a questa il calore facendola scendere sotto lo zero,anche di qualche grado.
Il fenomeno è ben noto, e la temperatura raggiunta dall’acqua è chiamata temperatura di bulbo umido,e come dimostra l’esempio è un parametro importante nelle previsioni meteorologiche.

è più facile notare che il ghiaccio che si forma sotto irruzione è più spesso,anche molto più spesso di quello che si forma in una nottata serena invernale senza vento,con raffreddamento notturno da inversione termica. In caso di nottata fredda invernale con calma di vento,se l’aria è a 0 gradi non è neanche detto che vi sia congelamento (gli 0 gradi rappresentano una transizione di fase in cui solido e liquido ancora convivono in equilibrio,questo è il caso in cui l’acqua si porta alla stessa temperatura dell’aria). Se è in corso una irruzione continentale con la stessa temperatura (magari è la massima del giorno) vedrete formarsi belle lastre!

Congelamento dell'acqua con temperature positive, come è possibile?

Congelamento dell’acqua con temperature positive, come è possibile?

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mercoledì 28 febbraio 2018
di Cemer - Centro Meteo per l'Etruria e Roma
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Monti Cimini: la nevicata del 26 febbraio 2018

Reportage dai Monti Cimini: scopriamo gli effetti dell’ondata di gelo siberiano sui rilievi più alti del viterbese!

di Nicholas Fanicchia

Dopo una notte passata in bianco (in tutti sensi), tra il nowcasting (segnalazioni in diretta) e l’emozione del momento, il pomeriggio di lunedì 26 febbraio 2018, dopo una mattinata passata tra una spalata di neve e una misurazione nivometrica, io e il mio collega-amico Claudio Fornari abbiamo deciso di prendere la macchina e fare quello che noi meteo-appassionati chiamiamo “nivotour”, cioè andar di qua e di là nei luoghi colpiti dalla nevicata per fare foto, misurazioni e provare quel brivido nel vedere quell’ammasso di “acqua congelata” che alla solo vista ci fa tornare bambini. In particolare, questo nivotuor prende l’appellativo di “cimino”, in quanto si districa tra i meravigliosi scenari dei Monti Cimini, nella Tuscia Viterbese, a due passi di Viterbo.

Monti Cimini: il percorso del nostro reportage

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giovedì 22 febbraio 2018
di Cemer - Centro Meteo per l'Etruria e Roma
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Ondata di gelo di fine Febbraio 2018 in Europa: e in Italia?

Analisi dell’ondata di gelo di fine Febbraio 2018

di Claudio Giulianelli

ROMA, 22 febbraio 2018 - I principali centri di calcolo confermano ormai da molti aggiornamenti: una imponente massa d’aria freddissima a tutte le quote si distaccherà dal vortice polare,il lago gelido che staziona sul polo,dalla Russia centrale per mettersi in cammino verso l’Europa in moto retrogrado causando quella che potrà considerarsi con alte probabilità una maestosa ondata di gelo di fine Febbraio 2018. La peculiarità della massa d’aria in arrivo inoltre è che si tratterà di burian (noto anche come burano),in quanto il lobo del vortice polare in quota proverrà dalle gelide steppe della Russia centrale. Si tratterà di aria molto gelida anche al suolo dunque,accompagnata da forti venti orientali che spazzeranno da est ad ovest buona parte del continente. Non si possono escludere scenari come quelli che fanno spesso notizia negli USA nordorientali,con condizioni proibitive per stare troppo a lungo all’aperto. Al momento direttamente coinvolti dall’aria gelida sembrano dover essere gli stati della mittel europa e gli stati baltici, Scandinavia inclusa. Italia interessata marginalmente,col nord coinvolto da correnti gelide. molto freddo anche al centro italia,freddo ma non eccessivamente al meridione,con estreme regioni meridionali che ne risentirebbero poco piu che per temperanee per formazioni di basse pressioni ed episodi di maltempo. Il periodo cruciale sarà quello del 25-26 fino a fine mese. Allo stato attuale i centri di calcolo sono ancora discordi su quanto e come verrà coinvolta l’italia.

ATTENZIONE! per un evento nevoso,benchè minimo,ma forse anche degno di nota,roma inclusa,se la giocano anche le nostre zone! rimanete costantemente aggiornati. Per seguire gli sviluppi delle previsioni elaborate dai centri di calcolo potete andare al seguente link http://forum.cemer.it/meteorologia/ondata-di-gelo-sull-europa-analisi-e-commenti-modelli-t2648.html.
Ecco ora una carrellata di carte sfornate dai centri di calcolo che rendono bene la potenza del burian in arrivo. Modello Reading barica a circa 5000m di altitudine in libera atmosfera; temperature a 850Hpa

Reading 00 500Hpa

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venerdì 2 febbraio 2018
di Cemer - Centro Meteo per l'Etruria e Roma
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Stratosfera e riscaldamento globale: alcuni legami

Da sempre ci si chiede se gli eventi nella stratosfera siano in grado di influenzare la circolazione nella troposfera: un raffreddamento della stratosfera è indice di inverni più freddi in alcune zone?

di Claudio Giulianelli

ROMA, 2 febbraio 2018 – Vediamo in questo articolo due principali effetti dell’aumento delle temperature medie globali sul pianeta:

  • Concentrazione di ozono in forte aumento.

Mentre nel frattempo ci si aspetta un picco di incidenza di patologie dovute ai raggi UV attorno al 2050 sulla popolazione mondiale a causa del buco dell’ozono (periodo di “incubazione”, dal momento dell’esposizione, di qualche decina d’anni), comunque poco rilevante (per poi ritornare sui valori attuali), è previsto un super-recupero di ozono per via del global warming.
Infatti, non solo l’ozono dovrebbe tornare a recuperare per l’eliminazione dei CFC, ma il cambiamento climatico sposta le reazioni del ciclo di Chapman (rimandiamo qui all’articolo sul buco dell’ozono http://www.cemer.it/il-buco-dellozono) a favore di una maggiore produzione di questo.
Ricordiamo che le reazioni chimiche descritte sono equilibri chimici dinamici, ossia c’è una produzione continua di reagenti e prodotti, in concentrazioni tali da soddisfare una costante di equilibrio della reazione. Nel ciclo di Chapman la dipendenza della costante delle reazioni dalla temperatura sposta gli equilibri chimici a favore della produzione di ozono, in particolare, il cambiamento climatico in atto aumenta le temperature in troposfera, ma le diminuisce in stratosfera e ciò va a favore della produzione di ozono.

  • Stratosfera sempre più fredda: il legame con i nostri inverni.

Come già anticipato sopra, la stratosfera si raffredda allo scaldarsi della troposfera. Da notare dai grafici sottostanti come invece nelle grandi eruzioni del recente passato (Pinatubo), la stratosfera abbia subito improvvisi e forti riscaldamenti, mentre la troposfera ha visto al contrario un calo delle temperature medie globali. È ormai noto che la stratosfera è anch’essa partecipe delle vicende meteorologiche in particolar modo alle medie ed alte latitudini ed in inverno.
Negli ultimi anni,si sono fatti nuovi record positivi di temperature globali, l’inverno è stata poi la stagione che più ha sofferto il riscaldamento globale.

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Il buco dell'ozono: cos'è, perchè si forma e dove si trova

venerdì 26 gennaio 2018
di Cemer - Centro Meteo per l'Etruria e Roma
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Il buco dell’ozono

Il buco dell’ozono: cos’è, perché si forma e dove si trova. Analisi di un fenomeno atmosferico caduto nel “dimenticatoio”.

di Claudio Giulianelli

ROMA, 26 gennaio 2018 - Il buco dell’ozono, una vicenda (anche mediatica in tempi passati), ormai non più al centro dell’attenzione. Il fenomeno atmosferico in questione è un problema capito e in fase di risoluzione grazie a misure prese a livello globale atte a fermare il fenomeno, di origine antropica.
Il buco dell’ozono non è altro che un forte impoverimento di questa molecola proprio nel suo strato di maggior concentrazione, tra i 15 e i 35 km di quota. Lo strato di ozono è fondamentale per la vita. Il motivo per cui la vita sulla terraferma si è sviluppata è perchè le prime forme di vita marine hanno cominciato a produrre ossigeno fino al punto da riempirne la nostra atmosfera. L’ozono è poi frutto di un ciclo, noto come ciclo di Chapman:

O2+hv–> O+O
O+O2+M–> O3+M
O3+hv–>O2+O
O3+O–>O2+O2

nel quale l’ossigeno viene fotodissociato dalla radiazione ultravioletta,in parte, andando a legarsi con altre molecole di O2, formando la molecola di ozono (O3). Il ciclo di chapman è dunque un equilibrio chimico dinamico dettato dalla radiazione solare. Senza di esso,la vita sulla terra non potrebbe esistere in quanto la radiazione UV distrugge le molecole organiche. Fu così che la vita pote spostarsi anche sulla terraferma, grazie allo schermo protettivo offerto dall’ozono.

Il buco dell'ozono: cos'è, perchè si forma e dove si trova

Il buco dell’ozono: cos’è, perchè si forma e dove si trova

Un buco nell’ozono significa dunque un rischio per la vita. Fortuna che si è formato sopra il posto piu inospitale del pianeta! Ma c’è una ragione per cui il fenomeno ha coinvolto quella porzione di globo. Vediamo perchè:

A causarne la forte perdita sono state attività umane, per l’immissione in atmosfera di alcuni composti chimici del cloro in particolare, i CFC(cloro-fluoro-carburi). Questi composti sono arrivati fino alla stratosfera polare (nel seguito dell’articolo,vedremo perchè), integri, in quanto sono composti stabili in troposfera, mentre in stratosfera sono stati fotodissociati dai raggi UV liberando il cloro. Ne consegue che il fenomeno avviene in primavera, quando il sole torna a irradiare le zone oltre il circolo polare antartico.
Nella lunga notte polare, nonostante l’aria sia molto secca, la stratosfera scende sotto i -80 gradi, temperatura alla quale riesce a condensare quella pochissima quantità di acqua presente,con formazione delle note nubi stratosferiche polari.
Nella condensazione delle nubi, il cloro reagisce con le specie riserva fungendo da nuclei di condensazione, secondo le seguenti reazioni:

Cl+CH4–>HCl+CH3
OH+NO2+M–>HNO3+M
ClO+NO2+M–>ClONO2+M

Queste molecole poi,pesanti (l’HNO3 in particolare),cadono per gravità. Meno catalizzatori per il ciclo di Chapman, è il primo effetto dei CFC.
Col ritorno della radiazione solare in primavera,la molecola di cloro si dissocia nei radicali Cl, secondo queste reazioni:

Cl+O3–>ClO+O2
ClO+ClO+M–>Cl2O2+M
Cl2O2+hv–>Cl+Cl+O2 (hv è il quanto di energia,con h constante di plack e v frequenza)
2[Cl+O3-->ClO+O2]

il singolo atomo di cloro prodotto alla terza reazione delle 4 appena viste,è molto reattivo e attacca l’ozono nelle reazioni di Molina (premio nobel per la scoperta di questo fenomeno,di cui prende il nome):

Cl+O3–>ClO+O2
ClO+O–>Cl+O2

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