Il fatto che l’aria della troposfera venga riscaldata dal basso, provoca instabilità. L’aria calda, più leggera, tende a risalire, mentre quella fredda, più pesante, tende a scendere, creando una circolazione atmosferica chiamata cella convettiva.
Questo movimento di masse d’aria è generato da differenze di pressione atmosferica. Essa varia fondamentalmente per tre motivi:
- Altitudine: la quantità d’aria che grava su una superficie a livello del mare è maggiore che rispetto sopra una montagna.
- Temperatura: l’aria, riscaldata dal basso, aumenta di temperatura e tende a salire, in quanto meno densa dell’aria fredda.
- Umidità: è la quantità di vapore acqueo presente nell’aria. Il vapore acqueo pesa meno degli altri gas atmosferici, quindi maggiore è l’umidità, minore è la densità dell’aria, che quindi tende a risalire rispetto all’aria più secca (e più densa).
Cicloni e anticicloni
Nelle carte meteorologiche, tutti i punti che hanno la stessa pressione atmosferica sono uniti dal linee chiuse dette isobare. Esse sono ridotte al livello del mare e alla temperatura di 0°C. Le aree di alta pressione (“A” o “H”) sono chiamate anticicloni e sono caratterizzate da isobare con valori di pressione crescenti, mentre quelle di bassa pressione sono chiamate cicloni e sono caratterizzate da valori di pressione decrescenti (“B” o “L”). La saccatura è una striscia di bassa pressione circondata da zone di alta pressione; viceversa, il promontorio è una zona di alta pressione che si protende in una di bassa pressione. Il gradiente barico invece, è il tasso orizzontale di variazione della pressione: è responsabile dei venti e maggiore è, maggiore è la loro intensità.
I venti
Il vento è un flusso di aria che solitamente si verifica da una zona di alta pressione a una di bassa pressione. Maggiore è la differenza di pressione e minore è la distanza, maggiore sarà la velocità del vento. Essa si misura con gli anemometri, mentre la direzione è individuata con gli anemoscopi.
Difficilmente i venti scorrono perpendicolari alle isobare (venti di gradiente) a causa degli attriti con la superficie terrestre; nell’alta troposfera, dove non vi è attrito, essi spirano parallelamente alle isobare a causa dell’effetto Coriolis (venti geostrofici). Essi escono da aree cicloniche ruotando in senso orario, mentre rientrano negli anticicloni ruotando in senso antiorario; ciò avviene nel emisfero boreale, mentre in quello australe le rotazioni sono invertite.
I venti della bassa troposfera si dividono in locali, regionali e planetari:
- Venti locali (piccola scala): venti dovuti a variazioni di pressione tra due zone limitrofe, ne sono esempio le brezze di mare/terra e di monte/valle. La brezza di mare soffia verso l’entroterra durante la giornata, in quanto il terreno si scalda più rapidamente dell’acqua e fa dilatare l’aria soprastante; la brezza di terra soffia durante la notte, l’acqua è più lenta a raffreddarsi della terra e quindi sopra di essa si forma una zona di bassa pressione. La brezza di valle soffia verso i monti durante il giorno, in quanto essa è illuminata prima dai raggi solari e si riscalda più velocemente; viceversa, la brezza di monte spira verso la valle che è più lenta a raffreddarsi durante la notte.
- Venti regionali (media scala): venti su scala più ampia e dal ciclo di inversione più ampio. Ne sono esempio i monsoni, venti che durante il periodo estivo soffiano dall’Oceano Indiano verso il subcontinente asiatico, a causa della formazione di una zona di bassa pressione sopra la terra più calda del mare, portando piogge torrenziali. Durante il periodo invernale avviene la situazione inversa, che genera un vento freddo e arido.
- Venti planetari (grande scala): sono venti che soffiano su scala globale. Gli alisei soffiano da nord-est verso sud-ovest tra il Tropico del Cancro (30°N) e l’equatore, e da sud-est verso nord-ovest tra il Tropico del Capricorno (30°S) e l’equatore, esaurendosi nella zona delle calme equatoriali, costituita da una fascia di bassa pressione permanente (basse pressioni equatoriali). I venti occidentali spirano da sud-ovest verso nord-est tra il tropico del Cancro ed il fronte polare antartico. Infine i venti polari spirano dal polo verso il fronte polare ruotando verso ovest. Oltre alla zona di convergenza equatoriale di bassa pressione, si possono individuare la zona di divergenza subtropicale (alta pressione), quella di convergenza subpolare (bassa pressione) e divergenza polare (alta pressione). Tra equatore e tropico si genera una cella convettiva detta cella di Hadley, tra tropico e fronte polare si genera la cella di Ferrel, mentre la cella convettiva sovrastante l’artico è detta cella polare.
Nell’alta troposfera, in una quota compresa tra i 3000 e i 5000m, spirano venti regolari e costanti: le correnti occidentali (dirette verso est) spirano sopra la zona compresa tra l’equatore e i poli, interrotti dalle correnti orientali (dirette verso ovest) che spirano in una fascia sovrastante l’equatore. Tra i 6 e i 12km di quota spirano invece le correnti a getto (jet streams) che possono raggiungere i 500km/h: la corrente a getto subtropicale e la corrente a getto del fronte polare. La corrente subtropicale si sposta a sud in inverno e a nord in estate, influenzando il clima mediterraneo.
El Niño è un fenomeno climatico periodico che avviene ogni 3-7 anni nell’Oceano Pacifico: nei mesi di dicembre-gennaio avviene un forte riscaldamento delle acque, provocando forti perturbazioni nelle aree direttamente interessate (America Latina) e siccità in quelle più lontane da esso.