Le nubi, come si formano?

In questo articolo andremo ad analizzare il processo che porta alla formazione di una nube,le cause meteorologiche che portano alla formazione delle nubi e come vengono classificate

Formazione

Le nubi sono agglomerati visibili di particelle d’acqua allo stato liquido (goccioline) o solido (cristalli di ghiaccio) in sospensione nell’atmosfera, principalmente in troposfera. La presenza di vapore acqueo nell’atmosfera è fondamentale per la formazione delle nubi. La sua importanza è legata al fatto che è l’unico gas tra quelli atmosferici a subire cambiamenti di fase nell’intervallo di pressioni e temperature che si incontrano in atmosfera. La formazione delle nubi è sempre legata a un processo di condensazione o sublimazione del vapore acqueo presente in atmosfera. Perchè si abbiano processi di condensazione o sublimazione, innanzitutto devono essere state raggiunte le condizioni di saturazione: se in una massa d’aria satura, l’umidità aumenta ulteriormente, quella in eccesso condensa sotto forma di goccioline. Affinchè il processo possa continuare con formazione di quantità sufficienti di goccioline e cristalli di ghiaccio per la formazione della nube, e in modo che questa non evapori, le condizioni di saturazione devono essere mantenute abbastanza a lungo. La saturazione di una massa d’aria può essere raggiunta tramite il raffreddamento dell’aria umida o attraverso l’umidificazione di essa. Il raffreddamento può essere isobarico ( perdita di calore verso il suolo o masse d’aria adiacenti) o adiabatico ( quando una particella d’aria si solleva incontrando pressioni via via minori, essa subirà un processo di espansione adiabatica con conseguente raffreddamento). L’apporto di umidità alla massa d’aria è il secondo processo che porta a condizioni di saturazione. Supponendo costante la temperatura, un apporto di umidità causa un aumento di massa che fa avvicinare tale al suo valore massimo. Una volta che si raggiunge tale valore massimo siamo in condizioni di saturazione.

Cause meteorologiche che portano alla formazione della nube

sollevamento convettivo

Il sollevamento convettivo si ha quando la massa d’aria viene sospinta verso l’alto dalla forza di galleggiamento ( di Archimede), determinata da condizioni di instabilità termica rispetto all’ambiente circostante. Dai terreni maggiormente riscaldati dal Sole si formano, nelle ore centrali, bolle d’aria calda che, per via della loro minor densità rispetto all’ambiente circostante, vengono sospinte verso l’alto. In questo modo si originano correnti ascendenti con velocità comprese tra 2 e 10 m/s. Se la massa d’aria è sufficientemente umida, raggiunto un certo livello (livello di condensazione), essa condenserà dando inizio alla formazione delle nubi. Questo è il processo che porta alla formazione della maggior parte delle nubi cumuliformi come ad esempio i cumulonembi all’origine di un temporale.

Sollevamento ciclonico

Nei grandi centri barici ( cicloni,anticicloni,promontori e saccature), l’aria è costantemente animata da lenti movimenti verticali, ascendenti nelle zone di bassa pressione e discendenti in quelle di alta pressione. Nelle zone di bassa pressione al suolo viene richiamata aria dalle zone adiacenti, ciò provoca la formazione di moti ascendenti. Questi moti provocano un raffreddamento sulle zone di bassa pressione e un riscaldamento su quelle con alta pressione. Il raffreddamento è quasi sempre accompagnato da condensazione di vapore e quindi di formazione di nubi.

Sollevamento orografico forzato

Il sollevamento forzato si ha quando una massa d’aria in movimento orizzontale è costretta a sollevarsi di fronte a un ostacolo orografico. La velocità di sollevamento è in media di 0,5-1 m/s, con raffreddamento che causa la condensazione del vapore con estese formazioni nuvolose e precipitazioni sul lato sopravento.

Sollevamento frontale

Si parla di sollevamento frontale quando la componente verticale del moto ha origine dallo scontro di masse d’aria di diversa temperatura e quindi con caratteristiche termodinamiche differenti. Una massa d’aria più calda in movimento verso una zona occupata da una massa d’aria più fredda è costretta a scivolare sopra quest’ultima. Viceversa aria fredda in movimento verso zone d’aria più calda si incunea sotto quest’ultima, sollevandola con violenza.

Fronte freddo con aria fredda fredda che si incunea sotto quella calda preesistente
Fronte caldo con aria calda che passa sopra a quella fredda

Classificazione delle nubi

Le nubi presentano una grande varietà di forme e dimensioni. La loro classificazione è fatta in base a:

  • Intervallo di quote occupate nel loro sviluppo verticale;
  • Rapporto tra dimensione orizzontale ed estensione verticale.

Secondo il primo criterio le nubi vengono divise in nubi alte (5-13 km), nubi medie (2-7 km) e nubi basse (0-2 km). Esiste inoltre una classe di nubi a grande estensione verticale che presentano la base a basse altezze e il top(“cima”dell nube) a medie/alte altezze. Un ultima classe è quella delle nubi lenticolari. In relazione al secondo criterio si dividono in nubi cumuliformi, stratiformi e strato cumuliformi. Tutte le varie classi di nubi verranno analizzate in diversi articoli di didattica trovabili nella sezione foto->nubi e in didattica.