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Radiosondaggio: il diagramma aerologico

28-08-2019


Il radiosondaggio e' uno strumento indispensabile per chi elabora le previsioni del tempo a breve/brevissima scadenza per determinare il grado di stabilita' dell'atmosfera. Uno strumento quindi fondamentale, specie in condizioni di maltempo, che permette di stimare i possibili fenomeni che potrebbero verificarsi in tali condizioni.



RILEVAZIONE DEI DATI:

Gli istituti di meteorologia ufficiali di tutto il mondo 'lanciano' ad intervalli di tempo regolari (6 o 12 ore) una sonda formata da un gruppo sensori e da un pallone aerostatico riempito di elio che li trasporta da terra fino ad altezze considerevoli, ben oltre la troposfera, fino a oltre 30000 metri di quota. Il gruppo sensori e' in grado di misurare istante per istante la pressione atmosferica, la temperatura e l'umidita' dell'aria, ed e' accompagnato naturalmente da un sistema radio di trasmissione a terra dei dati rilevati oltre che da un sistema che permette di rilevarne la posizione (e quindi anche per calcolare velocita' e direzione del vento) mediante gps o riflettore radar.

In Italia abbiamo 8 centri che si occupano del lancio: Cuneo, Milano, Rivolto e San Pietro Capofiume per il nord, Pratica di Mare per il centro (di nostro particolare interesse), Brindisi per il sud, Trapani per la Sicilia e Decimomannu per la Sardegna.



UTILIZZO DEI DATI:

I dati ottenuti vengono elaborati e poi implementati nei modelli di previsione oltre che essere riproposti su diagramma aerologico e odografo per essere utilizzati da meteorologi e previsori, come dicevamo all'inizio, per stimare i possibili fenomeni nelle prossime ore specie in caso di maltempo.

In questo primo articolo sui radiosondaggi cominciamo ad osservare il DIAGRAMMA AEROLOGICO. Seguira' a breve un secondo articolo sull' ODOGRAFO.



STRUTTURA DEL DIAGRAMMA AEROLOGICO:

Nell'immagine sovrastante possiamo individuare delle linee di costruzione:

    - ISOBARE (espresse in hPa), le linee ad uguale pressione su cui possiamo anche vedere il riferimento della quota relativa;

    - ADIABATICA SECCA, le linee di salita della particella quando non scambia calore con l'ambiente;

    - ADIABATICA SATURA, le linee di salita della particella quando scambia calore con l'ambiente;

    - ISOIGROMETRICHE (espresse in gr/kg d'aria), le linee ad uguale contenuto di acqua;

    - ISOTERME (espresse in °C), le linee ad uguale temperatura.



Su questa base vengono poi stampati in evidenza i dati:

    - TEMPERATURA;

    - TEMPERATURA DI RUGIADA;

    - VENTO DIREZIONE ED INTENSITA' espressa in nodi (vettore con linea corta = 5 nodi, linea lunga = 10 nodi, triangolo = 50 nodi).

    - TAP (Theorethican Air Parcel line) cioe' la linea che indica l'andamento teorico della particella d'aria che sale.



PRINCIPIO GENERALE DI LETTURA:

Riprendendo come esempio la prima immagine, tralasciandone l'interpretazione, seguendo la linea viola (TAP) vediamo come la particella ancora non satura parte da terra con circa 27°C e sale senza scambiare calore con l'ambiente (quindi seguendo l'adiabatica secca sul diagramma) raffreddandosi di circa 1°C ogni 100m di salita.

Quando incrocia la linea (blu) isoigrometrica che parte dalla temperatura di rugiada al suolo, significa che avra' raggiunto il 100% di umidita' relativa. Questo punto chiamato livello di condensazione forzata (LCL) e' il livello a cui sarebbe possibile vedere la base della nube.

A questo punto la nostra particella divenuta satura si raffredda meno durante la salita a causa del processo di condensazione in corso che rilascia calore. Sul diagramma quindi segue ora la linea dell'adiabatica satura che come vediamo ha una inclinazione differente rispetto a quella 'secca'.

Sebbene favorita nella salita, la particella si trova ancora in condizioni di stabilita' perche' piu' fredda dell'aria circostante (la linea e' infatti a sinistra della curva della temperatura rilevata) e per questo, se non venisse forzata a salire, ad esempio da un fronte atmosferico o da un rilievo, ben presto cesserebbe la salita e con essa l'evoluzione della nube.

Qualora riuscisse invece a trovare questo aiuto, potrebbe salire fino a raggiungere il livello di libera convezione (LFC), individuabile sul diagramma dove la linea seguita dalla nostra particella incrocia la linea della temperatura rilevata. La particella ora piu' calda dell'aria circostante (e' infatti a destra della curva della temperatura), quindi instabile, fa si che possa proseguire la sua ascesa in modo autonomo fin quando non avra' consumato tutta l'umidita' e quindi l'energia. Il punto in cui cesserebbe la salita viene chiamato Livello di Equilibrio (EL o EQLV) ed e' ben visibile sul diagramma dove la TAP incrocia di nuovo la linea della temperatura.

Un paio di osservazioni:

A colpo d'occhio e' possibile osservare l'area del CIN che ci indica l'attuale livello di inibizione alla convezione e anche l'area del CAPE che ci dice invece l'attuale livello di energia a disposizione della particella d'aria per il sollevamento. Nel caso in esempio, sebbene sia presente una buona dose di CAPE, la convezione non ha avuto inizio perche' il CIN era troppo elevato a causa delle condizioni stabili presenti nei bassi strati. Vedi i valori nella tabella degli indici al lato del diagramma.

Un altro piccolo dettaglio da notare e' che tra i livelli isobarici di 500hPa e 600hPa, le curve della teperatura e temperatura di rugiada sono molto vicine o sovrapposte a significare che a quelle quote (4500-5500m) l'aria e' comunque in saturazione o prossima ad essa. Tradotto significa che probabilmente c'e' della nuvolosita' (non di rilievo).



DESCRIZIONE BREVE DEGLI INDICI PIU' UTILIZZATI:

Al lato del diagramma vengono evidenziati una serie di indici calcolati sulla base dei dati rilevati. Essendo i diagrammi elaborati da vari istituti, tali indici possono essere piu' o meno numerosi.
Nel caso di quelli rilasciati dall'universita' del Whioming, di seguito esposti, abbiamo:

    - SLAT, SLON e SELV non sono indici ma evidenziano semplicemente la latitudine, longitudine ed altezza slm della zona di lancio;

    - SHOW (Showalter Index) espresso in gradi centigradi, permette una stima dell'instabilita' considerando il livello barico di 850hPa (simile al LIFT ma piu' utile nei mesi caldi);

    - LIFT (Lift Index) espresso in gradi centigradi, permette una stima dell'instabilita' considerando il livello barico di 500hPa;

    - SWET (Sweat Index) evidenzia la possibilita' e il tipo di temporale in possibile sviluppo basandosi su vari parametri tra cui l'umidita' nei bassi strati e la variazione della direzione e intensita' dei venti alle varie quote;

    - KINX (Withing Index) espresso in gradi centigradi, permette una stima dell'instabilita';

    - TOTL (Total Totals Index) permette una stima dell'instabilita' considerando i livelli barici di 850 hPa e 500 hPa;

    - CAPE (Convective Avaiable Potential Energy) espresso in joule/Kg, esprime l'energia a disposizione della particella d'aria per il sollevamento. Importante valutarne anche la tipologia di distribuzione sul piano verticale;

    - CIN (Convective Inibition) espresso in joule/Kg corrisponde all'energia necessaria alla particella affinche' possa vincere la resistenza al sollevamento;

    - EQLV (Equilibrium Level) il livello di equilibrio ossia il limite di quota raggiungibile dalla particella in sollevamento;

    - LFC (Level of free convection) il livello di libera convezione in hPa ossia la quota dove la particella comincia a salire da sola senza interventi esterni;

    - BRCH (Bulk Richardson Number) per la stima della possibilita' di supercelle basato soprattutto sul CAPE e la variazione di direzione e intensita' dei venti all'aumentare della quota (SHEAR);

    - LCLP (Lift condensation level) il livello di condensazione forzata in hPa;

    - THTK (Thickness) espresso in metri, esprime lo spessore dell'aria tra 1000hPa e 500hPa;

    - PWAT (Precipitable Water) espresso in millimetri, esprime il contenuto di acqua precipitabile presente nella colonna d'aria considerata.



Altri dati:

    - il previsore esperto, lo ricordiamo, utilizzando il diagramma puo' ricavare anche tanti altri dati utili alla previsione ma rimandiamo ad articoli piu' tecnici per la loro descrizione.



INTERPRETAZIONE GENERALE DI ALCUNI INDICI:

L'interpretazione degli indici deve essere effettuata da personale specializzato in quanto gli indici possono essere a volte contrastanti fra loro e per questo c'e' bisogno dell'esperienza acquisita per valutare la situazione generale e poi quella offerta dagli indici stessi.



ALCUNI ESEMPI DI RADIOSONDAGGI SIGNIFICATIVI

Quello che vedete qui sotto e' il diagramma che e' stato rilevato alle ore 0Z, alcune ore prima delle intense ed abbondanti precipitazioni del mattino associate ad una linea temporalesca.

Alcuni dati salienti:

- LIFT INDEX a -2 che preludeva la possibilita' di sviluppo temporali;

- CAPE a 800 che confermava la possibilita' di sviluppo temporali;

- SWEAT INDEX a 349 che evidenziava la possibilita' di intensi temporali;

- VENTI sostenuti da sud nei bassi strati e da ovest in quota che hanno alimentato l'arrivo di umidita' dal mare e l'instabilita';

- UMIDITA' elevatissima sul profilo verticale da terra fino ad oltre 3000m come potete vedere dalle due curve della temperatura e punto di rugiada appaiate, unitamente ad aria secca in media-alta quota con funzione di risucchio verso l'alto che ha esaltato l'instabilita';

- PWAT a oltre 31mm che denotava un quantitativo elevato di acqua precipitabile sulla verticale del profilo.



Quello che vedete qui sotto e' il diagramma che e' stato rilevato alle ore 0Z, in condizioni di tempo stabile su Ostia che ha generato nebbia al mattino (e qualche insignificante cirro).

Alcuni dati salienti:

- SHOW, LIFT positivi che denotano atmosfera stabile;

- CAPE, BRCH, SWET a zero o bassi che sottolineano l'assenza di energia utile a generare fenomeni;

- UMIDITA' bassa quasi a tutte le quote;

- ARIA IN DISCESA evidenziata dalla linea seguita dalla particella d'aria che rimane sempre alla sinistra della linea della temperatura (quindi aria che non condenza e discende);

- INVERSIONE TERMICA BASSI STRATI. Come visibile nei bassissimi strati la temperatura rilevata aumenta anziche' diminuire all'aumentare della quota. Condizione che blocca il rimescolamento e favorisce ristagno di umidita' che se protratto tende a generare nebbia, come in questo caso.

- CIRRI. Come visibile alle alte quote (200-300 hPa) l'umidita' e' piu' elevata (linea temperatura e di condensa piu' vicine) portando alla formazione di cirri non compatti.



LINK UTILI

RADIOSONDAGGI UNIVERSITA' WYOMING
Andando nel menu 'Type of plot' potrete selezionare 'Text: List' per vedere i dati in formato testo, 'GIF: Skew T' per vedere il diagramma aerologico come nelle immagini sovrastanti ed infine 'GIF: Hodograph' se volete vedere l'odografo. Data e ora sono gia' impostati per l'ultimo radiosondaggio disponibile ma inserendo manualmente i dati potrete anche effettuare una ricerca storica. Per eseguire l'operazione di stampa, basta cliccare sulla stazione di lancio scelta ricordandovi che il codice ICAO (che identifica gli aeroporti di tutto il mondo) 'LIRE' corrisponde a Pratica di Mare.

RADIOSONDAGGI COLLEGE OF DUPAGE WEATHER LAB
In questo caso nella pagina e' visibile gia' sia la mappa per i diagrammi aerologici che quella per gli odografi. Basta cliccare sulla stazione di lancio e scegliere l'ultima data e ora disponibile.

PREVISIONE DIAGRAMMI AEROLOGICI E ODOGRAFO a cura di CENTRO METEO
Fra le tante risorse messe a disposizione ci sono le proiezioni dei diagrammi aerologici con annesso piccolo riquadro con odografo.

PREVISIONE DIAGRAMMI AEROLOGICI a cura del NOAA READY
Fra le infinite risorse che mette a disposizione il Servizio Meteo Americano ci sono anche tali proiezioni. Immettere 'LIRF' (Fiumicino) nella sezione 'Using a Code Identifier'. Click su 'continue'. Nella sezione 'SOUNDINGS' scegliere la prima (0-24h) delle tre proiezioni messe a disposizione e poi click su 'GO'. Ci viene proposto giorno e ora dell'ultima inizializzazione del modello. Click su 'Next'. Ora aperta la pagina di interesse, procedere modificando 'Time to plot' all'ora desiderata di previsione e inserire infine 'access code' visualizzato nell'immagine nel riquadro in basso a destra e Click su 'Get Soundings'.



CURIOSITA' - DOVE FINISCONO LE RADIOSONDE

Alcuni potranno trovare interessante QUESTO SITO che permette di stimare con buona approssimazione la traiettoria che seguira' la radiosonda, il punto in cui dovrebbe esplodere il pallone e dove dovrebbe poi atterrare, inserendo semplicemente le coordinate del luogo di lancio, l'ora prevista e la quota stimata dell'esplosione del pallone (circa 32000 metri). Consigliabile provare a fare questa simulazione una o due ore prima del lancio.

 

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