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CORSO AINEVA MODULO 2A
OSSERVATORE NIVOLOGICO
Nivologia 1a parte:
Formazione ed evoluzione
della neve in atmosfera
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Indice
•Generalità•Passaggi di stato•Diagramma di stato•Tensione di vapore•Neve in atmosfera•Altre meteore
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Concetto NEVE
Precipitazione nevosa →→→→ Cristalli di ghiaccio
La vita di un cristallo di neve ha inizio all’interno delle nubi (= goccioline che si formano attorno a nuclei di condensazioneper supersaturazione dell’aria con vapore acqueo).
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Concetto NEVE
Nell’atmosfera, se la temperatura dell’aria è < 0° C è “possibile” che si formi neve da minuscoli cristalli di ghiaccio � occorre la presenza di nuclei di congelamento, cioèparticelle estranee attorno alle quali il ghiaccio possa cristallizzare (perché senza di esse le goccioline d’acqua possono conservare la loro forma in uno stato surraffreddato).
A - 40°C le goccioline d’acqua congelano senza l’aiuto dei nuclei di congelamento!
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Concetto NEVE
Accumulo al suolo (manto nevoso) Elemento poroso costituito da ghiaccio ( cristalli e/o grani) e pori entro i quali è presente aria e/o acqua
Tale argomento (cioè l’evoluzione della neve una volta accumulatasi sul suolo) sarà oggetto della 2a parte della lezione di Nivologia
Nella neve fresca fino al 97% del volume può essere costituito da pori
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La neve, una volta deposta sul suolo, subisce fortemente gli effetti degli agenti atmosferici (scambi energetici, passaggi di stato, azioni meccaniche, ecc.)
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Quando si parla di NEVE non ci si riferisce ad un “materiale” immutabile ���� Grande variabilità
della NEVE nel tempo e nello spazio
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Cambiamenti di stato dell’acqua
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Cambiamenti di stato dell’acqua
variazioni di Energia per kg d’acqua.liberata (+), utilizzata (-) NB: il ghiaccio ha una struttura molecolare più solida rispetto all’acqua
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Diagramma di stato dell’acqua
curva 1: acqua e vapore in equilibrio
curva 2a: acqua sopraffusa e vapore in equilibrio
curva 2b: ghiaccio e vapore in equilibrio
curva 3: ghiaccio e acqua in equilibrio
PS.: alle basse pressioni dell’alta atmosfera l’acqua pura, se non
è a contatto con altri oggetti, rimane allo stato liquido fino a
temperature di –39°C
→→→→ acqua sopraffusa
Lo stato fisico dell’acqua dipende da:Temperatura e Pressione
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La tensione di vapore saturo
Definizione: e’ il valore di pressione del vapore acqueoal quale, dati un’unità di volume d’aria, e una definita temperatura,
corrisponde una quantità di vapore acqueo massima
La massima quantità di vapore acqueo in un dato volume si può anche esprimere con il valore della pressione corrispondente
Massima concentrazione = pressione di vapore saturo
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Temperatura aria -20 -10 0 +10 +20 +30
Pressione di vapore
saturo (hPa)
1.25 2.86 6.11 9.4 23.37 42.43
Massima quantità di
H2O↑↑↑↑in unità di volume
d’aria (g/m3)
1.1 2.4 4.8 9.4 17.3 29.2
La tensione di vapore saturoDipende da:
Temperatura
↓↓↓↓Le nevicate che avvengono a temperature intorno a 0°C sono più abbondanti perchécontengono una maggiore quantità di vapore
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La tensione di vapore saturoDipende da:
Tipo di superficie di contatto
sopra l’acqua > sopra ghiaccio
e*acqua > e*ghiaccio
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La tensione di vapore saturoDipende da:
Curvatura della superficie di contatto
e*convesse>e*piatte>e*concave
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Punto di Rugiada
Definizione: Temperatura a cui viene raggiunta la saturazione quando una massa d’aria insatura viene raffreddata
ovvero
temperatura a cui inizia la condensazione (a cui potrebbeiniziare la condensazione)
Td ≤≤≤≤ Ta
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Surraffreddamento
Definizione: Assenza di condensazione dell’aria umida anche se a temperatura inferiore al punto di rugiada .
Servono i nuclei di condensazione .
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FORMAZIONE DELLA NEVE
Condizioni generali:
•Temperature inferiori a 0°C
•Opportune condizioni di umidità
nell’atmosfera (nuvole!!)
•Presenza di grani di condensazione
o di ghiaccio
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Formazione della nube
aria contente vapore →→→→ - T°C →→→→ punto di rugiada
→→→→ + Nuclei di condensazione →→→→ goccioline d’acqua
→→→→ nube
↓↓↓↓
Nuclei di condensazione:particelle igroscopiche, ad esempio i sali d’ammonio, composti di azoto o di zolfo
Nube: cristalli di ghiaccio e goccioline d’acqua, la cui % relativa è f(T°)
A – 41°C solo cristalli di ghiaccio
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FORMAZIONE DELLA NEVE NELL’ATMOSFERA
Nube →→→→ -T°C →→→→ punto di congelamento+Nuclei di congelamento→→→→ cristalli di ghiaccio
↓↓↓↓(piccole particelle minerali o frammenti di cristalli di ghiaccio)
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FORMAZIONE DELLA NEVE NELL’ATMOSFERA
Struttura esagonale del cristallo di ghiaccio→→→→ crescita su tre assi
disposizione nello spazio delle molecole d’acqua H2O angolo di 120°
visione bidimensionale di un solido che si sviluppa nello spazio lungo i tre assi
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FORMAZIONE DELLA NEVE NELL’ATMOSFERA
ac
b
asse a: vertici stelle asse b: lati →→→→ piatrineasse c: lungo la verticale →→→→ colonne
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FORMAZIONE DELLA NEVE NELL’ATMOSFERA
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FORMAZIONE DELLA NEVE NELL’ATMOSFERA
Le diverse forme dei cristalli dipendono dalle condizioni di temperatura e umidità dell’atmosfera
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→→→→
I FIOCCHI di neve sono aggregati di cristalli
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FORMAZIONE DELLA NEVE NELL’ATMOSFERA
Due modalità di crescita:
Sublimazionee* H2O > e* ghiaccioTrasferimento di molecole dalle goccioline
Congelamento da contattoUrti del cristallo con le gocce durante la caduta nell’atmosfera
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se processo è spinto →→→→neve pallottolare
FORMAZIONE DELLA NEVE NELL’ATMOSFERA
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dimensioni dei cristalli di neve fresca : < 0.2 mm > 5mm
molto piccola estrema
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Ma quando nevica?
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Dalla formazione dei cristalli alla Nevicata
Se i cristalli si sono formati a temperature molto basse possono attraversare strati a T > 0°C senza fondere.
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Altre meteore
Brina di superficie
Processo:H2O ↑↑↑↑ dell’aria sublima su superficie di contatto, in seguito ad abbassamento della temperatura dell’aria vicina al manto nevoso
Si forma durante notti serene, senza vento
tipi di cristalli: forma piatta, ricorda una piuma di dimensioni variabili da pochi mm a diversi cm
Pericolosa: se inglobata, da una nevicata, all’interno del manto forma uno strato sottile, debole e costituisce il piano di scivolamento di eventuale valanga
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Altre meteore
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Altre meteore
Galaverna:
Processo:goccioline d’acqua sopraffusa presenti nella nebbia, solidificano (gelano) sulle superfici più fredde degli oggetti e della vegetazione
Se c’è vento:depositi a bandiera sul lato sopravento
Depositi irregolari, contenenti aria e quindi di aspetto lattiginoso