Venti e forza di gradiente di pressione

Il vento è il movimento dell'aria attraverso la superficie terrestre ed è prodotto dalle differenze di pressione dell'aria tra un luogo e l'altro. L'intensità del vento può variare da una leggera brezza all'uragano e viene misurata con la scala del vento Beaufort.

I venti prendono il nome dalla direzione da cui provengono. Ad esempio, un ovest è un vento che viene da ovest e soffia verso est. La velocità del vento viene misurata con un anemometro e la sua direzione viene determinata con una banderuola.

Poiché il vento è prodotto da differenze nella pressione dell'aria, è importante capire questo concetto anche quando si studia il vento. La pressione dell'aria è creata dal movimento, dalle dimensioni e dal numero di molecole di gas presenti nell'aria. Questo varia in base alla temperatura e alla densità della massa d'aria.

Nel 1643, Evangelista Torricelli, uno studente di Galileo, sviluppò il barometro a mercurio per misurare la pressione dell'aria dopo aver studiato l'acqua e le pompe nelle operazioni di estrazione. Usando strumenti simili oggi, gli scienziati sono in grado di misurare la normale pressione a livello del mare a circa 1013,2 millibar (forza per metro quadrato di superficie).

La forza del gradiente di pressione e altri effetti sul vento

All'interno dell'atmosfera, ci sono diverse forze che influenzano la velocità e la direzione dei venti. Il più importante è la forza gravitazionale terrestre. Mentre la gravità comprime l'atmosfera terrestre, crea la pressione dell'aria, la forza trainante del vento. Senza gravità, non ci sarebbe atmosfera o pressione atmosferica e quindi nessun vento.

La forza effettivamente responsabile per causare il movimento dell'aria è la forza del gradiente di pressione. Le differenze nella pressione dell'aria e nella forza del gradiente di pressione sono causate dal riscaldamento disuguale della superficie terrestre quando la radiazione solare in entrata si concentra sull'equatore. A causa del surplus di energia alle basse latitudini, ad esempio, l'aria è più calda di quella ai poli. L'aria calda è meno densa e ha una pressione barometrica inferiore rispetto all'aria fredda alle alte latitudini. Queste differenze nella pressione barometrica sono ciò che crea la forza del gradiente di pressione e il vento mentre l'aria si muove costantemente tra le aree di alta e bassa pressione.

Per mostrare la velocità del vento, il gradiente di pressione viene tracciato sulle mappe meteorologiche usando isobare mappate tra aree di alta e bassa pressione. Le barre distanziate distanti rappresentano un gradiente di pressione graduale e venti leggeri. Quelli più vicini mostrano un forte gradiente di pressione e forti venti.

Infine, la forza e l'attrito di Coriolis influenzano significativamente il vento in tutto il mondo. La forza di Coriolis fa deviare il vento dal suo percorso rettilineo tra le aree ad alta e bassa pressione e la forza di attrito rallenta il vento mentre viaggia sulla superficie terrestre.

Venti di livello superiore

All'interno dell'atmosfera, ci sono diversi livelli di circolazione dell'aria. Tuttavia, quelli nella troposfera media e alta sono una parte importante della circolazione dell'aria dell'intera atmosfera. Per mappare questi schemi di circolazione, le mappe della pressione dell'aria superiore utilizzano 500 millibar (mb) come punto di riferimento. Ciò significa che l'altezza sul livello del mare viene tracciata solo in aree con un livello di pressione dell'aria di 500 mb. Ad esempio, oltre un oceano 500 mb potrebbero essere 18.000 piedi nell'atmosfera ma sulla terra, potrebbe essere 19.000 piedi. Al contrario, le mappe meteorologiche di superficie tracciano differenze di pressione basate su un'altitudine fissa, generalmente a livello del mare.

Il livello di 500 mb è importante per i venti perché analizzando i venti di livello superiore, i meteorologi possono imparare di più sulle condizioni meteorologiche sulla superficie terrestre. Spesso, questi venti di livello superiore generano i modelli meteorologici e del vento in superficie.

Due modelli di vento di livello superiore che sono importanti per i meteorologi sono le onde di Rossby e il flusso del getto. Le onde di Rossby sono significative perché portano aria fredda a sud e aria calda a nord, creando una differenza nella pressione dell'aria e nel vento. Queste onde si sviluppano lungo il flusso del getto.

Venti locali e regionali

Oltre ai modelli di vento globali bassi e di livello superiore, ci sono vari tipi di venti locali in tutto il mondo. Ne sono un esempio le brezze terra-mare che si verificano sulla maggior parte delle coste. Questi venti sono causati dalle differenze di temperatura e densità dell'aria sulla terra rispetto all'acqua ma sono limitati alle località costiere.

Le brezze della valle di montagna sono un altro modello di vento localizzato. Questi venti sono causati quando l'aria di montagna si raffredda rapidamente di notte e scende nelle valli. Inoltre, l'aria della valle si riscalda rapidamente durante il giorno e sale verso l'alto creando brezze pomeridiane.

Alcuni altri esempi di venti locali includono i venti caldi e secchi della California meridionale, i venti freddi e asciutti del maestrale della Valle del Rodano in Francia, il vento molto freddo e solitamente secco della bora sulla costa orientale del Mare Adriatico e i venti di Chinook nel nord America.

I venti possono anche verificarsi su larga scala regionale. Un esempio di questo tipo di vento sarebbero i venti catabatici. Questi sono venti causati dalla gravità e talvolta sono chiamati venti di drenaggio perché drenano giù per una valle o un pendio quando l'aria fredda e densa ad alte quote scorre in discesa per gravità. Questi venti sono generalmente più forti delle brezze montane e si verificano su aree più grandi come un altopiano o un altopiano. Esempi di venti catabatici sono quelli che soffiano dall'Antartide e dalle vaste calotte glaciali della Groenlandia.