I sistemi ad alta pressione si verificano dove la pressione atmosferica sulla superficie della Terra è maggiore del suo ambiente circostante. Questa pressione ha una tendenza al movimento verticale verso il basso, consentendo aria secca e cieli limpidi.
Le temperature estremamente fredde sono il risultato di sistemi ad alta pressione che si sviluppano sull’Artico e si spostano sull’emisfero settentrionale. L’aria artica è molto fredda perché si sviluppa su ghiaccio e terreno coperto di neve., Questa aria fredda è così densa che spinge contro la superficie terrestre con estrema pressione, impedendo a qualsiasi umidità o calore di rimanere all’interno del sistema.
I meteorologi hanno identificato molte aree semi-permanenti di alta pressione. L’alta delle Azzorre, ad esempio, è una regione relativamente stabile di alta pressione intorno alle Azzorre, un arcipelago nel medio Oceano Atlantico. L’alto delle Azzorre è responsabile delle temperature aride del bacino del Mediterraneo, così come delle ondate di calore estivo nell’Europa occidentale.,
Meteorologia su scala globale
I fenomeni su scala globale sono modelli meteorologici legati al trasporto di calore, vento e umidità dai tropici ai poli. Un modello importante è la circolazione atmosferica globale, il movimento su larga scala dell’aria che aiuta a distribuire l’energia termica (calore) attraverso la superficie della Terra.
La circolazione atmosferica globale è il movimento abbastanza costante dei venti in tutto il mondo. I venti si sviluppano quando le masse d’aria si spostano da aree di alta pressione a aree di bassa pressione. La circolazione atmosferica globale è in gran parte guidata dalle cellule di Hadley., Le cellule di Hadley sono modelli di convezione tropicale ed equatoriale. La convezione spinge l’aria calda in alto nell’atmosfera, mentre l’aria fresca e densa spinge più in basso in un ciclo costante. Ogni ciclo è una cella Hadley.
Le cellule di Hadley determinano il flusso degli alisei, che i meteorologi prevedono. Le aziende, in particolare quelle che esportano prodotti attraverso gli oceani, prestano molta attenzione alla forza degli alisei perché aiutano le navi a viaggiare più velocemente. I venti occidentali sono venti che soffiano da ovest nelle midlatitudini., Più vicino all’Equatore, gli alisei soffiano da nord-est (a nord dell’Equatore) e sud-est (a sud dell’Equatore).
I meteorologi studiano modelli climatici a lungo termine che interrompono la circolazione atmosferica globale. I meteorologi hanno scoperto il modello di El Nino, per esempio. El Niño coinvolge correnti oceaniche e alisei attraverso l’Oceano Pacifico. El Niño si verifica all’incirca ogni cinque anni, interrompendo la circolazione atmosferica globale e influenzando il clima e le economie locali dall’Australia al Perù.,
El Niño è collegato con i cambiamenti nella pressione dell’aria nell’Oceano Pacifico noto come l’oscillazione meridionale. La pressione dell’aria scende sul Pacifico orientale, vicino alla costa delle Americhe, mentre la pressione dell’aria sale sul Pacifico occidentale, vicino alle coste dell’Australia e dell’Indonesia. Gli alisei si indeboliscono. Le nazioni del Pacifico orientale sperimentano precipitazioni estreme. Le calde correnti oceaniche riducono gli stock ittici, che dipendono dall’upwelling ricco di nutrienti dell’acqua fredda per prosperare. Le nazioni del Pacifico occidentale sperimentano la siccità, devastando la produzione agricola.,
Comprendere i processi meteorologici di El Niño aiuta agricoltori, pescatori e residenti costieri a prepararsi per il modello climatico.
Storia della meteorologia
Lo sviluppo della meteorologia è profondamente collegato agli sviluppi della scienza, della matematica e della tecnologia. Il filosofo greco Aristotele scrisse il primo grande studio dell’atmosfera intorno al 340 a.C. Molte delle idee di Aristotele erano errate, tuttavia, perché non credeva che fosse necessario fare osservazioni scientifiche.,
Una crescente credenza nel metodo scientifico ha profondamente cambiato lo studio della meteorologia nei secoli 17 e 18. Evangelista Torricelli, un fisico italiano, ha osservato che i cambiamenti nella pressione dell’aria erano collegati ai cambiamenti del tempo. Nel 1643, Torricelli inventò il barometro, per misurare con precisione la pressione dell’aria. Il barometro è ancora uno strumento chiave nella comprensione e nella previsione dei sistemi meteorologici. Nel 1714, Daniel Fahrenheit, un fisico tedesco, sviluppò il termometro a mercurio. Questi strumenti hanno permesso di misurare con precisione due importanti variabili atmosferiche.,
Non c’era modo di trasferire rapidamente i dati meteorologici fino all’invenzione del telegrafo da parte dell’inventore americano Samuel Morse a metà del 1800. Utilizzando questa nuova tecnologia, gli uffici meteorologici erano in grado di condividere informazioni e produrre le prime mappe meteorologiche moderne. Queste mappe combinavano e visualizzavano insiemi più complessi di informazioni come isobare (linee di uguale pressione dell’aria) e isoterme (linee di uguale temperatura). Con queste mappe meteorologiche su larga scala, i meteorologi potrebbero esaminare un quadro geografico più ampio del tempo e fare previsioni più accurate.,
Nel 1920, un gruppo di meteorologi norvegesi ha sviluppato i concetti di masse d’aria e fronti che sono gli elementi costitutivi della moderna previsione meteorologica. Usando le leggi fondamentali della fisica, questi meteorologi hanno scoperto che enormi masse d’aria fredda e calda si muovono e si incontrano in modelli che sono la radice di molti sistemi meteorologici.
Le operazioni militari durante la prima guerra mondiale e la seconda guerra mondiale hanno portato grandi progressi alla meteorologia. Il successo di queste operazioni era fortemente dipendente dal tempo su vaste regioni del globo., I militari hanno investito molto in formazione, ricerca e nuove tecnologie per migliorare la loro comprensione del tempo. La più importante di queste nuove tecnologie era il radar, sviluppato per rilevare la presenza, la direzione e la velocità di aerei e navi. Dalla fine della seconda guerra mondiale, il radar è stato utilizzato e migliorato per rilevare la presenza, la direzione e la velocità delle precipitazioni e dei modelli del vento.
Gli sviluppi tecnologici degli anni 1950 e 1960 hanno reso più facile e veloce per i meteorologi osservare e prevedere i sistemi meteorologici su larga scala., Durante il 1950, i computer hanno creato i primi modelli di condizioni atmosferiche eseguendo centinaia di punti di dati attraverso equazioni complesse. Questi modelli sono stati in grado di prevedere il tempo su larga scala, come la serie di sistemi ad alta e bassa pressione che circondano il nostro pianeta.
TIROS I, il primo satellite meteorologico, fornì le prime previsioni meteorologiche accurate dallo spazio nel 1962. Il successo di TIROS I ha spinto alla creazione di satelliti più sofisticati. La loro capacità di raccogliere e trasmettere dati con estrema precisione e velocità li ha resi indispensabili ai meteorologi., I satelliti avanzati e i computer che elaborano i loro dati sono gli strumenti principali utilizzati oggi in meteorologia.
Meteorologia oggi
I meteorologi di oggi hanno una varietà di strumenti che li aiutano a esaminare, descrivere, modellare e prevedere i sistemi meteorologici. Queste tecnologie vengono applicate a diverse scale meteorologiche, migliorando l’accuratezza e l’efficienza delle previsioni.
Il radar è un’importante tecnologia di telerilevamento utilizzata nelle previsioni. Un radar dish è un sensore attivo in quanto invia onde radio che rimbalzano particelle nell’atmosfera e ritornano al piatto., Un computer elabora questi impulsi e determina la dimensione orizzontale delle nuvole e delle precipitazioni e la velocità e la direzione in cui queste nuvole si muovono.
Una nuova tecnologia, nota come radar a doppia polarizzazione, trasmette impulsi di onde radio sia orizzontali che verticali. Con questo impulso aggiuntivo, il radar a doppia polarizzazione è in grado di stimare meglio le precipitazioni. È anche meglio in grado di differenziare i tipi di precipitazioni: pioggia, neve, nevischio o grandine. Il radar a doppia polarizzazione migliorerà notevolmente le previsioni flash-flood e winter-weather.,
La ricerca Tornado è un altro componente importante della meteorologia. A partire dal 2009, la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) e la National Science Foundation hanno condotto il più grande progetto di ricerca tornado della storia, noto come VORTEX2. Il team VORTEX2, composto da circa 200 persone e più di 80 strumenti meteorologici, ha percorso più di 16.000 chilometri (10.000 miglia) attraverso le Grandi Pianure degli Stati Uniti per raccogliere dati su come, quando e perché si formano i tornado. Il team ha fatto la storia raccogliendo dati estremamente dettagliati prima, durante e dopo un tornado specifico., Questo tornado è il più intensamente esaminato nella storia e fornirà approfondimenti chiave in dinamiche tornado.
I satelliti sono estremamente importanti per la nostra comprensione dei fenomeni meteorologici su scala globale. La National Aeronautics and Space Administration (NASA) e NOAA operano tre satelliti geostazionari operativi ambientali (GOES) che forniscono osservazioni meteorologiche per oltre il 50 per cento della superficie terrestre.
GOES-15, lanciato nel 2010, include un imager solare a raggi X che monitora i raggi X del sole per la diagnosi precoce dei fenomeni solari, come i brillamenti solari., I brillamenti solari possono influenzare le comunicazioni satellitari militari e commerciali in tutto il mondo. Un imager altamente accurato produce immagini visibili e infrarosse della superficie terrestre, degli oceani, della copertura nuvolosa e degli sviluppi di forti tempeste. Le immagini a infrarossi rilevano il movimento e il trasferimento del calore, migliorando la nostra comprensione del bilancio energetico globale e dei processi come il riscaldamento globale, la convezione e il maltempo.