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     VENTO

Il vento è un'energia invisibile e irresistibile. Chi è sottoposto alla sua azione può opporre resistenza affondando le radici nella terra, come gli alberi, oppure farsi trasportare nello spazio, come le foglie. Il vento esprime pulizia, cambiamento, ma anche inquietudine e incertezza. Il colore a esso associato è il verde; nel corpo umano è legato agli arti. La sua stagione è la primavera, il suo elemento è il legno. Il punto cardinale è l'est, l'animale sacro il drago .

Il vento è rappresentato dal trigramma Sun (o Xun), detto anche “il mite”. E' piacevole ma discontinuo (una linea spezzata yin, sotto) e a lungo andare erode anche la roccia con la sua lenta laboriosità (due solide linee yang, sopra). Le sue caratteristiche: è penetrante, flessibile, inquieto, perspicace. Il vento può essere “mite”, una brezza leggera, ma può prendere forza e travolgere ogni cosa.

Se dal connubio arte e scienza estrapoliamo il solo ambito scientifico, come vediamo il vento ?

Consideriamo che il vento è un fenomeno naturale contraddistinto dal movimento ordinato e/o caotico di masse d'aria e originato dalla differenza di pressione (mbar) tra punti dell'atmosfera. La pressione che si genera viene denominata “forza del gradiente di pressione”; tale forza, agendo sulle masse d'aria, cerca di ristabilire l'equilibrio.

Il flusso d'aria così generato ha un andamento la cui direzione viene influenzata dalla forza di Coriolis. Il flusso d'aria, pertanto, non corre in maniera diretta da un punto all'altro ma sarà tendenzialmente deviato verso destra nell' emisfero settentrionale e verso sinistra nell' emisfero meridionale .

Oltre al vento geostrofico, nelle analisi a basse quote (al di sotto dei 600 metri) si rende necessario tenere conto dell'azione dell'attrito dovuto allo stato della superficie terrestre che è in grado di modificare la direzione del vento di circa 10° sul mare e 15-30° sulla terra rispetto a quella del vento geostrofico, rendendo il percorso dall'alta pressione alla bassa pressione più diretto.

L'intensità del vento, detta anche velocità del vento, dipende dalla distanza tra le differenti isobare (gradiente barico) e si misura in m/sec, km/h oppure in nodi mediante uno strumento denominato anemometro.

Consideriamo inoltre che l'intensità del vento è correlata con la concentrazione dell'aria in atmosfera, e che quindi avremo due interessanti fenomeni inversi:

•  con una maggiore intensità di vento, maggiore sarà il volume d'aria in movimento in cui le sostanze che la compongono (agenti inquinanti compresi) si diluiscono con una conseguente riduzione della concentrazione;

•  con la presenza di calme di vento, minore sarà il volume d'aria in movimento con una conseguente minore diluizione e un eventuale accumulo di inquinanti.

Si definiscono venti periodici quelli che invertono periodicamente il loro senso. Il periodo può essere stagionale, come nel caso dei monsoni , oppure diurno, come nel caso delle brezze . Solitamente nel nostro paese avremo la presenza delle brezze di mare e di terra e delle brezze di monte e di valle . Nelle prime due il vento soffia dalla superficie d'acqua verso terra durante il giorno e sul percorso inverso durante la notte, mentre nelle brezze di monte e di valle il vento soffia dalla valle alla montagna durante il giorno e dalla montagna alla valle durante la notte.

In particolare, la brezza di mare è un vento diurno che spira nelle zone costiere dal mare verso terra; essa è generata da una depressione al di sopra della terraferma a causa del diverso calore specifico tra il terreno e l'acqua.

La brezza marina è provocata dalla differenza di temperatura fra aria e mare. Il mare mantiene in pratica la sua temperatura su tutto l'arco della giornata, mentre, per effetto della radiazione solare sul suolo, sulla terraferma gli strati più bassi dell'atmosfera di riscaldano, e conseguentemente salgono. Si viene pertanto a creare sulla terraferma una sorta di leggera ”depressione termica”; in tale situazione con una differente pressione atmosferica le masse d' aria tendono a spostarsi da una zona di alta pressione verso una zona di bassa pressione. Questo provoca l'afflusso di aria dal mare verso la terraferma ed ecco quindi che abbiamo venti in regime di brezza.

Le brezze sono più intense all'inizio della stagione estiva, quando il sole irraggia a pieno, ma il mare, che ha una notevole inerzia termica, sta ancora riprendendosi dalle basse temperature invernali. Con l'evolversi della stagione estiva anche il mare si riscalda, e le brezze sono meno intense. Tutto quanto esposto dipende dal tipo di mare (profondo o di basso fondale) e dal tipo di entroterra (vegetazione intensa o terreno nudo).

Durante la notte invece avviene il fenomeno opposto; ovvero il terreno si raffredda per irraggiamento, diventa più freddo del mare (sempre relativamente), e la brezza soffia dalla terra al mare: questa è la brezza di terra.

Talvolta però accade che questo fenomeno non si sviluppi in quanto per avere condizioni di vento a regime di brezza è necessario avere una buona radiazione solare insistente sul suolo; se questo viene a mancare, non si svilupperà il divario termico e di pressione tra mare e terra, pertanto la brezza non si svilupperà. Altra situazione in cui la brezza viene annullata è quando la situazione sinottica non è favorevole a un regime altopressorio stabile, oppure spirino venti da direzione opposta a quella della brezza

La brezza di monte, invece, si manifesta nelle zone montuose con modalità simili ma per cause differenti. In questo caso, infatti, oltre alla temperatura anche la conformazione del terreno concorre a determinare il fenomeno.

Le brezze di monte e di valle si sviluppano in questo modo: dopo l'alba il suolo raggiunto dai raggi solari inizia a riscaldarsi e a contatto con esso, riscaldandosi a sua volta, l'aria come ogni gas tende a dilatarsi.

E'su questo comportamento generale che influisce la morfologia del terreno, influenzando i moti dell'aria in tutto il sistema costituito da una vallata, dai suoi pendii e dalla pianura antistante il suo imbocco. L'aria che sovrasta la pianura, infatti, può espandersi liberamente, mentre quella all'interno della valle è "soffocata" lateralmente dai suoi versanti e tende quindi a espandersi verso l'alto risalendo i pendii laterali.

Ne deriva una differenza di pressione atmosferica, con valori più elevati sulla pianura. Tale differenza di pressione richiama aria verso la valle: è questa la cosiddetta "brezza di monte o di valle" che la risale dal suo imbocco fino alla testata. A questo flusso lungo la direttrice principale del fondovalle si somma un meccanismo di risalita dell'aria ancora più localizzato. All'interno delle vallate, infatti, le prime a essere raggiunte dai raggi solari dopo l'alba sono le creste e i pendii in quota, e di conseguenza qui l'aria inizia prima il suo riscaldamento diurno espandendosi verso l'alto e richiamando altra aria dal fondovalle.

Le correnti d'aria e le brezze fin qui descritte cessano la loro azione e invertono gradualmente il loro senso al tramontare del sole; quando cessa la radiazione solare l'aria, a contatto con i versanti in quota, si raffredda velocemente e, diventata più pesante, tende a scivolare verso il basso, dalle creste verso il fondovalle.

Si instaurano quindi le "brezze di monte", che raggiungono il loro massimo poco prima dell'alba, momento coincidente con il massimo raffreddamento notturno.

Dai dati rilevati nei giorni tipici delle stagioni, il vento assume lo specifico comportamento determinato da una circolazione termicamente indotta. Tali circolazioni hanno la caratteristica di avere un ciclo di vita giornaliero, composto da due fasi, una diurna e l'altra notturna, con direzioni del vento opposte; durante la transizione fra le due fasi, dovendosi invertire la direzione del vento, l'intensità di questo raggiunge valori minimi.

E' opportuno segnalare che pur essendo presenti venti in regime di brezza (la cui intensità oscilla dai 1 a 4 m/s) sussiste la possibile presenza di venti, denominati venti sinottici , generati non da circostanze climatiche locali ma da evoluzioni meteorologiche su grande scala: la loro collocazione sul quadrante della bussola genera la “ Rosa dei venti ”.

Tenendo in mano una bussola orientata a nord e immaginando di essere al centro del Mediterraneo, se osserviamo le direzioni di provenienza degli otto venti principali avremo:

I nomi delle direzioni NE, SE, SO e NO derivano dal fatto che la rosa dei venti veniva raffigurata, nelle prime rappresentazioni cartografiche del Mediterraneo, al centro del Mar Ionio oppure vicino all'isola di Zante . In quella posizione, a NE, approssimativamente, c'è la Grecia , da cui il nome grecale per la direzione NE-SO ; a SE vi è la Siria , da cui il nome scirocco per la direzione SE-NO ; a SO vi è la Libia , da cui il nome libeccio per la direzione SO-NE. Infine per la direzione NO-SE il nome maestrale discende da magister , cioè la direzione da Roma o Venezia , la via maestra dal porto di origine.

Ma questi fenomeni che ci accompagnano quotidianamente nella nostra vita e che la influenzano in modo significativo e in quale zona dello strato terrestre avvengono ? Questi fenomeni si collocano nello strato limite atmosferico (Planetary Boundary Layer-PBL).

Lo strato atmosferico che costituisce il limite inferiore della troposfera è caratterizzato da un intenso fenomeno di mescolamento delle masse d'aria ed è detto strato limite atmosferico (oppure Strato Limite Planetario, Planetary Boundary Layer, PBL) . Il resto della troposfera è definito come indicato come atmosfera libera (Free Atmosphere , FA).

Lo strato limite atmosferico per la sua dislocazione nell'atmosfera ha un'influenza significativa sulla vita umana e sul piano climatico-meteorologico e ambientale per le seguenti ragioni:

la sua composizione necessita di essere continuamente monitorata, in quanto l'essere umano vi trascorre la maggior parte della propria vita;

è l'oggetto delle condizioni meteorologiche e dei relativi modelli previsionali;

gli agenti inquinanti emessi dalle sorgenti presenti sulla Terra ne vengono intrappolati all'interno;

la sorgente di energia più importante per l'intera atmosfera è la radiazione solare che, per la maggior parte, è assorbita dalla Terra, e trasmessa al resto dell'atmosfera da processi fisici termodinamici che caratterizzano lo s trato limite atmosferico;

i parametri propri dello strato limite atmosferico (altezza, stratificazioni interne, ecc.) sono i parametri di input per l'applicazione di modelli atmosferici e per l'applicazione di modelli di dispersione di inquinanti in atmosfera.

Come sopra accennato, lo strato limite atmosferico è la parte di atmosfera che si trova a diretto contatto con il suolo. E' uno strato mescolato da turbolenze di origine termica, vale a dire dovuta all'azione riscaldamento/raffreddamento della superficie, e/o di origine meccanica, cioè dovuta al gradiente della velocità del vento. La peculiarità di queste turbolenze garantisce una sostanziale omogeneità di ogni sostanza immessa al suo interno.

Lo strato limite atmosferico è limitato superiormente da un altro strato con caratteristiche esattamente opposte, vale a dire che è caratterizzato da un fenomeno denominato di “inversione termica” che inibisce l'ulteriore innalzamento degli inquinanti emessi in prossimità del suolo.

Per questi motivi lo s trato limite atmosferico risulta essere il volume utile alla diluizione degli inquinanti. Ciò significa che, indipendentemente dalla sorgente di emissione, uno strato limite basso comporterà alti valori di concentrazione di inquinanti, così come uno strato limite alto porterà a un basso livello di inquinamento.

L'altezza dello strato limite atmosferico si popone con un caratteristico andamento giornaliero: durante le ore notturne la sua altezza varia da poche decine di metri ad alcune centinaia di metri, mentre durante le ore diurne la sua altezza varia da alcune centinaia di metri fino a un massimo di circa 3000 metri nel periodo estivo.

Un'ulteriore variazione è legata al ciclo stagionale; in inverno avremo strati limite più bassi, in estate più elevati.

Notiamo la seguente composizione:

Strato mescolato:: riscaldato dal basso, turbolenza termica e meccanica.

Strato stabile: la temperatura aumenta con la quota, perciò è molto stabile (poco mescolato).

Strato residuo : stratificazione neutra; può intrappolare inquinanti fino al giorno successivo.

Strato superficiale: 10% dello strato limite atmosferico, vicino alla superficie. La turbolenza è omogenea, diversa dal resto dello strato limite atmosferico.

Dal punto di vista meteorologico, i fattori che interessano i fenomeni di movimentazione delle masse d'aria sono:

il vento orizzontale (velocità e direzione), generato dalla componente geostrofica e modificato dal contributo delle forze di attrito del terreno e da effetti meteorologici locali, come brezze marine, di monte e di valle, circolazioni urbano-rurali, ecc.;

la stabilità atmosferica, che è un indicatore della turbolenza atmosferica alla quale si devono i rimescolamenti dell'aria e quindi il processo di diluizione degli inquinanti;

la quota sul livello del mare;

le inversioni termiche che determinano l'altezza dello strato limite atmosferico;

i movimenti atmosferici verticali dovuti a sistemi baroclini od orografici.

(m.m.)

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