La temperatura della superficie terrestre in assenza di...

Modulo 1 di 12: Fondamenti di geografia fisica Corso di Ecologia a cura di Renato Casagrandi e Marino Gatto

La temperatura della superficie terrestre in assenza di atmosfera

Rad

iazi

one

dal s

ole

(ond

e co

rte)

Irraggiamento della terra (onde lunghe)

R

S = costante solare = 1368 W m-2

σT4 (Stefan-Boltzmann)

σ = 5.67 10-8 W m-2 K-4


Lo spettro delle radiazioni


Albedo terrestreAnnual Mean

JJA

DJF

• Media globale ~ 30%• Cresce con la latitudine• Dipende dalla stagione

zone scure > 40%zone chiare < 20%


La composizione dell’ atmosferaCostituente Formula

chimicaPeso molecolare

(12C = 12)Volume (%) in aria secca

Massa totale(g)

Atmosfera totale – – – 5.136×1021

Vapore acqueo H2O 18.01534 Variabile 0.017×1021

Aria secca – 28.9644 100.0 5.119×1021

Costituente Formulachimica

Peso molecolare(12C = 12)

Volume (%) in aria secca

Massa totale(g)

Azoto N2 28.0134 78.084 3.866×1021

Ossigeno O2 31.9988 20.948 1.185×1021

Argo Ar 39.948 0.934 6.59 ×1019

Anidride carbonica CO2 44.00995 0.0315 2.45 ×1018

Neon Ne 20.183 1.818×10-3 6.48 ×1016

Elio He 4.0026 5.24 ×10-4 3.71 ×1015

Metano CH4 16.04303 ~1.5 ×10-4 ~4.3 ×1015

Idrogeno H2 3.01594 ~5 ×10-5 ~1.8 ×1014

Ossido nitroso N2O 44.0128 ~3 ×10-5 ~2.3 ×1015

Monossido di carbonio CO 28.0106 ~1.2 ×10-5 ~5.9 ×1014

Ammoniaca NH3 17.0306 ~1 ×10-6 ~3 ×1013

Biossido di azoto NO2 46.0055 ~1 ×10-7 ~8.1 ×1012

Anidride solforosa SO2 64.063 ~2 ×10-8 ~2.3 ×1012

Acido solfidrico H2S 34.080 ~2 ×10-8 ~12 ×1012

Ozono O3 47.9982 variabile ~3.3 ×1015

Cosa contiene l’aria secca?

Azoto 78%

Ossigeno 21%

Argo 0,9%

Anidride carbonica0,0315%Attenzione: 0,0383% nel 2007


I flussi di calore sulla terra (superficie e atmosfera)


Bilanci energetici in atmosfera


hh+dh

p(h)A

p(h+dh)A

A

gρAdh

Livello del mare

Quota

Variazione della pressione con la quotanella colonna isoterma


Pressure (atm)

Pressione atmosferica vs. quota

Log10p = -0.06 h


Profilo di temperaturaCome mai un cosìstrano andamento?

Troposfera (90% della massa)

Stratosfera (9.5%, ma O3)

Mesosfera (1%)

Termosfera (ionosfera)


La circolazione dell’atmosfera e degli oceani

L’aria non è ferma: moti turbolenti (troposfera) e laminari (stratosfera)

Due grandi tipi di circolazione: meridionale (cambio di latitudine) e a getto (alla stessa latitudine)

Circolazione in assenza di rotazione (solo meridionale)


La forza di Coriolis

• E’ una forza apparente (sistema di riferimento non inerziale)

• E’ più intensa andando verso i poli


La forza di Coriolis

“Ogni movimento nell’emisfero nord è deviato verso destra...”Perché? (si veda http://www.windpower.org/en/tour/wres/coriolis.htm)

Un cono rosso si muove verso sud dal polo nord. Visto dallo

spazio, ci appare così

Bloccando la telecamera alla terra, lo vediamo flettere

a destra (vedi anche la vista dal polo)

Riguardiamolo da un sistema di riferimento solidale con le stelle

fisse, dall’alto


Effetti della forza di Coriolissulla circolazione in atmosfera

noi siamo qui


Visione tridimensionale delle celle di Hadley e di Ferrel


Le correnti a getto


Correnti oceaniche


The conveyor belt


La circolazione termoalina


1. The Gulf Stream (and its extension, the North Atlantic Drift) bring warm, salty water to the NE Atlantic, warming western Europe. 2. The water cools, mixes with cold water coming from the Arctic Ocean, and becomes so dense that it sinks, both to the south and east of

Greenland. 3. If we zoom out, we see that this current is part of a larger system, connecting the North Atlantic... 4. ...the tropical Atlantic... 5. ...the South Atlantic... 6. ...the Indian and Pacific Oceans... 7. ...and the Southern Ocean. Further sinking of dense water occurs near to Antarctica. 8. If we look below the surface, water from the two main sinking regions spreads out in the subsurface ocean... 9. ...affecting almost all the world's oceans at depths from 1000m and below... 10. The cold, dense water gradually warms and returns to the surface, througout the world's oceans. 11. The surface and subsurface currents, the sinking regions, and the return of water to the surface form a closed loop, the thermohaline

circulation or global thermohaline conveyor belt

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