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Geografia Fisica e Cartografia [email protected] Si può studiare solo sui PowerPoint non c’è bisogno di libro (else biblioteca) + GIS – SIT sono i programmi usati in cartografia GIOVEDI 22 NOVEMBRE PARZIALE + Chi supera cartografia (esercitaz.) sarà valido come cfu senza fare appello. + 9 domande risposta chiusa (teoria) da 2 punti ciascuna e 4 domande a risposta aperta da 3 punti ciascuna. I compitini sono 2 uno sul primo semestre, il primo è su atmosfera e idrosfera + Chi non ha passato compitino può fare recupero + Su Ariel i risultati sono scritti con numero matricola non come gli appelli che arrivano per e-mail ma bisogna vedere proprio nella zona appelli (da non confondere con i veri appelli) sul portale Ariel nella sezione di Geografia LEZIONE 1 PDF CLIMA E ATMOSFERA_TEMPERATURA LA GEOGRAFIA FISICA 1. La Terra è un sistema naturale in "equilibrio dinamico", ovvero è un sistema in continua evoluzione, in funzione di fattori regolanti (terremoti, ghiacciai, agenti atmosferici) che, variando nel tempo, spostano continuamente il "punto di equilibrio", mantenendo quindi dinamico il sistema. I fattori regolanti possono essere esterni o interni al sistema 2. L’uomo ha profondamente modificato tali cicli . E’ dunque importante per l’uomo (che fa il geografo): -comprendere e conoscere gli elementi caratteristici del paesaggio -le trasformazioni che esso subisce nel tempo a seguito di forze naturali o a seguito dell’impatto esercitato da l’uomo stesso -conoscere rischi e pericoli che la frequentazione o fruizione di determinate “aree fragili” comportano -valutare la possibilità di prevenire tali interventi con interventi mirati o di preannunciare la loro manifestazione per limitarne le perdite IN SINTESI. 1La geografia fisica da una spiegazione ai meccanismi evolutivi del paesaggio (causa natura o homo). 2La geologia ambientale comprende e conosce i fattori di rischio e pericolo ambientali 3La geografia applicata valuta l’impatto antropico (in termine tecnico è la vulnerabilità) e applica misure di prevenzione o previsionali Rischio e pericolo sono due termini molto differenti. Pericolo vuol dire che un evento naturale può accadere indipendentemente dalla presenza umana o meno (ex. Frana nel deserto) . Viceversa si parla di rischio quando avviene un

evento dannoso con una presenza umana stabile o possibile (ex. Strada o sentiero) -> chiamata presenza antropica (vulnerabilità) TERMINOLOGIE NECESSARIE DIFFERENZA TRA CLIMA E TEMPO ATMOSFERICO. Il tempo atmosferico definisce le condizioni dell’atmosfera in un anno. Il clima calcola le condizioni medie dell’atmosfera in un intervallo di tempo di almeno 30 anni. CLIMA. ll clima viene definito attraverso le variabili metereologiche, che sono ripettivamente 6: la temperatura, la pressione e l’umidità dell’aria, la direzione e velocità del vento, le precipitazioni e la nuvolosità che determina la quantità media di radiazione solare. Il clima può influire sulla vulnerabilità del paesaggio. (geologia ambientale) La temperatura è quella che influisce maggiormente maggiormente. LA TEMPERATURA. E’ la misura dell’energia cinetica media delle particelle. La temperatura media del pianeta è di 15 °c = 59°F = 288K. + Gli estremi termici, anche se in discussione, sono Vostok con -89°C nella calotta orientale dell’Antartide e Aziziyah con +58°C in Libia. + L’antartide è diviso in calotta orientale e calotta occidentale, che ammanta un arcipelago “invisibile” ad occhio nudo. www.climatemonitor.it/?p=29558 + Gli strumenti impiegati per la misurazione della temperatura sono il termometro a massima(mercurio) ed il termometro a minima(alcol).

La temperatura atmosferica è in funzione della QUOTA e dalla LATITUDINE.La temperatura diminuisce di 0,6 °C ogni grado di latitudine (in media) dai tropici ai poli. LA QUOTA (pressione). (+Si definisce Pressione Atmosferica il peso esercitato su ogni unità di superficie terrestre da una colonna di aria interposta tra questa superficie ed il limite superiore dell’atmosfera) . Salendo la temperatura diminuisce, poiché la terra, essendo sorgente termica che ha assorbito le radiazioni solari, fa fatica a “scaldare” l’aria che sta ad una altezza più elevata. Nella stratosfera c’è invece lo strato di ozono (O3) che reagendo con le radiazioni produce calore e la temperatura aumenta. Nella mesosfera torna a diminuire perché la terra (unica fonte di calore) è sempre più lontana dalle particelle di aria. Nella termosfera le particelle sono lontanissime e cariche di moltissima energia a causa delle potenti radiazioni solari, quindi la temp. Media delle poche particelle rimaste è alta. Si dice che l’atmosfera è terminata quando il libero cammino medio delle particelle che costituiscono le particelle è 100 km. Il libero cammino medio è lo spazio che percorre una particella prima di trovarne un’altra e urtare. LAPSE RATE. Diminuzione della Temperatura (non è il gradiente medio eh. è la temp media in quella zona, in un'altra zona è diverso) in funzione della quota dalla superficie terrestre sino ad un’altitudine di 10-15 km nell’atmosfera. Il gradiente termico in base all’altitudine è:

con z = quota, t = temp. + Le temperature sono rilevate solo nei primi 20km di atmosfera con i palloni sonda che durante la caduta inviano i dati radio x inizializzare i modelli metereologici. Ne vengono lanciati 3 al giorno. L’aeronautica militare gestisce i lanci. Vengono poi recuperati dai cacciatori di sonde. LEZIONE 2 PDF 11.1

ESOSFERA. L’esosfera o GEOCORONA è la regione di

transizione al plasma interplanetario. Di forma affusolata, si prolunga a coda in direzione opposta a quella del Sole, ed è immersa a sua volta nell’ELIOSFERA, l’involucro allungato che si ritiene contenga al proprio interno l’intero Sistema Solare. L’eliosfera è permeata dal VENTO SOLARE (nome introdotto nel 1958 da Parker), gas ionizzato (PLASMA) a bassissima densità composto soprattutto da protoni ed elettroni liberi. A questi si associano durante i brillamenti solari nuclei di elio, carbonio, azoto, ossigeno e di atomi più pesanti. Il vento solare fluisce quasi radialmente dal sole, in modo non del tutto uniforme. Le particelle del vento solare sono catturate dal campo magnetico terrestre ed immerse in un sistema di fasce di radiazione che circondano la Terra (fasce di Van Allen) a loro volta racchiuse in una regione chiamata MAGNETOSFERA. Il Libero Cammino Medio delle molecole raggiunge nell’esosfera valori molto elevati, favorendo gli scambi per diffusione sia al suo interno sia tra esosfera e ambiente interplanetario. Da osservazioni tramite satelliti e veicoli spaziali si osserva che in prossimità dell’orbita terrestre il VENTO SOLARE ha una temperatura prossima ai 100.000 K ATMOSFERA (importante perché funzionale agli eventi atmosferici e alla climatologia) La forza di gravità trattiene intorno alla Terra un involucro gassoso, l’atmosfera, la cui densità, per la compressibilità dei suoi componenti, decresce quasi esponenzialmente con la quota, fino a confondersi con i valori propri dei gas interplanetari. L'atmsfera viene descritta dalla temperatura peche' la pressione tende a sfaldarsi salendo a causa della diminuzione della forza gavitazionale. • La massa totale dell’atmosfera è stimata intorno ai 5,2 * 10 15 tonnellate, cioè meno della milionesima parte della massa planetaria, circa la metà della massa atmosferica si trova sotto i 5 km di quota, il 75% sotto i 10 km ed il 95% sotto i 20 km. • Da qui emerge che l’atmosfera è suddivisa in una serie di involucri concentrici attraverso i quali le proprietà fisiche variano assai più

rapidamente in senso verticale che non in direzione parallela alla superficie terrestre. • Intorno ai 500-600 km di quota, dove il libero cammino medio delle molecole (= distanza media percorsa da una molecola tra 2 urti successivi) raggiunge i 100 km è posto il limite convenzionale tra atmosfera vera e propria e esosfera.

La densità dell’aria e la pressione decrescono in modo continuo verso l’alto conformemente alle leggi dell’idrostatica. Non così accade per la temperatura che varia verticalmente in modo discontinuo e permette di riconoscere nell’atmosfera quattro regioni a diverso regime termico In base alla nomenclatura OMM (Organizzazione Meteorologica Mondiale) esse vengono successivamente definite: • Troposfera • Stratosfera • Mesosfera • Termosfera • Separate al loro limite superiore da : • Tropopausa, Stratopausa, Mesopausa

TROPOSFERA. E’ la sede dei principali fenomeni meteorologici, si estende dal suolo ad altezze variabili in f(x) della LATITUDINE (circa 6 km ai Poli e 18 km all’Equatore) e del periodo dell’anno. Se vogliamo fare misurazioni stratosfera meglio andare ai poli xchè la raggiungiamo prima. E’ riscaldata prevalentemente dal basso e quindi mostra valori di temperatura regolarmente decrescenti con la quota di 6-7°C per km (=-0,006 °C/m gradiente termico verticale o lapse rate), questo valore è calcolato profili termici verticali ottenuti tramite radiosondaggio. Negli strati bassi della Troposfera la Temperatura dell’aria non dimunuisce sempre regolarmente con l’altezza ma vi sono zone in cui i valori della

temperatura rimangono pressochè costanti (ISOTERMIA) oppure aumentano verso l’alto (INVERSIONI TERMICHE). 1.Le inversioni al suolo, conseguenti in genere a intenso raffreddamento notturno, caratterizzano soprattutto le regioni continentali, sopra le quali si forma uno strato di inversione delimitato superiormente da una netta superficie di discontinuità (SUPERFICIE DI INVERSIONE). 2.Fenomeni analoghi si verificano anche nelle valli montane prevalentemente durante l’inverno, allorchè l’aria più fredda e più densa si raccoglie a fondovalle. (ESEMPIO VALLE DEL GRIGNONE) 3. Nelle regioni polari l’inversione termica è assai importante, essa si verifica a seguito del raffreddamento molto rapido e intenso della superficie terrestre a seguito dell’emissione di radiazione infrarossa in assenza di insolazione (notte polare). L’aria non emette radiazione in modo così efficace quanto la superficie terrestre ed il calore emesso da quest’ultima riscalda l’aria della bassa troposfera che in ultima analisi è più calda della superficie terrestre. 4. Inversioni termiche si possono avere anche in quota per scorrimento ascendente di aria più calda su quella fredda o per incunearsi di aria fredda sotto aria più calda.

5.Tra le anomalie termiche della troposfera vi è anche l’andamento anormalmente elevato che il gradiente termico verticale presenta negli strati bassi durante il periodo estivo in conseguenza al surriscaldamento del suolo.

ANOMALIE

Vicino all’equatore (destra) la tropopausa non è presente perché la temperatura cresce velocemente. Ai poli la tropopausa invece è molto spessa. Dipende dunque dalla latitudine in cui ci troviamo. La temperatura misurata ad alta quota viene calcolata matematicamente quindi e una temp. Equivalente e non calcolata con i vari termometri xche le molecole sono piu lontane tra loro. ANOMALIA DEL LAPSE RATE. Ai poli ogni mese vi è una certa inversione termica, più in inverno e primavera. Invece in estate e autunno è più regolarizzata. Si può infatti notare che nei primi 4 km di altitudine la temp sale diritta o spostata verso destra. + il ghiaccio riflette le radiazioni e scalda

aria c: +Le stagioni astronomiche iniziano coi sostizi e gli equinozi +Le stagioni metereologiche partono invece all’inizio del mese per semplificare i calcoli. IL CICLO TERMICO ANNUO

Il ciclo termico annuo è la variazione di

temperatura tra il mese + freddo e il mese + caldo. E utile per cogliere lo stress termico a cui sono esposti gli organismi, in quanto un organismo ha la necessita di sopportare un stress max e uno stress minimo. Al di fuori della fascia equatoriale (T media 26° C), sia verso SUD che verso NORD la temperatura decresce. 0,6 ogni grado di latitudine. Nell’emisfero Nord è presente una forte ed intensa variabilità stagionale della temperatura, le temperature più rigide si registrano in febbraio e sono generalmente più fresche di 26°C rispetto alle temperature di Luglio. Le maggiori differenze nei cicli termici tra i due emisferi si registra alle latitudini comprese tra i 45 ed i 60 gradi ed è conseguenza della diversa distribuzione delle masse continentali ed oceaniche. Nell’emisfero nord la differenza è maggiore dove prevale la continentalità. Nell’emisfero sud invece è più smorzata perché ci sono + masse oceaniche. Nell’emisfero sud ci sono minime più basse dell’em. Nord. FATTORI CHE MOD IL CICLO TERMICO 1. TEMPERATURA. È principalmente il differente riscaldamento di zone continentali e masse acquatiche. La roccia è un cattivo conduttore quindi la radiazione penetra di meno (sia che sia compatta che ciottolata). Nelle zone d’acqua la radiazione penetra di più. L’acqua assorbe il calore più lentamente e distruibuisce il calore attraverso i moti convettivi. L’acqua inoltre utilizza l’energia incamerata anche x il cambio di stato dissipando il calore un po’ alla volta.

LA GEOGRAFIA CI SPIEGA COME IL TERRITORIO INFLUISCE SUL CLIMA

• E’ necessario inoltre prendere in considerazione i fattori geografici del clima: • 1) differente distribuzione delle terre e dei mari e diverso calore specifico • 2) differente albedo • 3) influenza delle correnti marine • 4) orientazione delle masse continentali e dei grandi sistemi montuosi • 5) rilievo ed esposizione topografica • 6) presenza di laghi • 7) caratteri di suolo e vegetazione • In particolare per quanto riguarda l’azione mitigatrice esercitata dalle masse acquatiche ricordiamo il diverso calore specifico dell’acqua + dove c’è l’acqua il ciclo termico sarà più mitigato, viceversa nelle zone continentali il ciclo termico sarà meno mitigato. ISOTERME Le isoterme collegano le zone con medesima temperatura. Il ciclo termico annuo è più lineare in acqua e meno nei continenti.

2. UNA ALBEDO L’albedo è un altro fattore che modifica il ciclo termico annuo. Descrive la quantità di radiazione solare riflessa da una superficie. Dipende dunque dal tipo di superficie. E’ un fattore cruciale perché con il riscaldamento globale, l’albedo cambia, soprattutto per lo scioglimento del ghiaccio marino, che non riflette la radiazione e rende la terra più calda.Piu precisamente il ghiaccio mairino perenne diventa stgionale e quindi si scioglie e poi torna ghiaccio ma il probl grave e che per l appunto si scioglie. La neve ha 80% di riflessione. Il mare da 5 a 10, il ghiaccio marino 40% . Il ghiaccio normale è pieno di impurità quindi meno del 20% perché è grigiastro, come inquinanti o particelle . Modificando il suolo modifichiamo anche l albedo. LEZIONE 3 PDF 11.2 COMPOSIZIONE CHIMICA DELL ATMOSFERA

Il vapore acqueo è un gas serra che modifica il suo volume a causa della respirazione organismi, combustione, precipitazioni. Anedride carbonica, ozono O3, metano CH4, ossidi di azoto NOx. ATMOSFERA e divisa in atmosfera secca e atmosfera umida, si preferisce dunque prendere in considerazione l atmosfera secca perche acqua presente in atmosfera e variabile. E suddivisa in omosfera e eterosfera. OMOSFERA. 1. E compresa tra il suolo e 80km e presenta uniforme e invariabile atmosfera secca. 2. Tutta l’H2O atmosferica è contenuta in questa regione unitamente alle particelle di aerosol il cui ruolo è essenziale nei processi di condensazione e congelamento. Nell omosfera avvengono diversi processi che modificano la concentrazione di CO2 in atmosfera. La combustione dell sostanze organiche, l attivita vulcanica, i processi biologici (fotosintesi, respirazione, fermentazione), scambi per diffusione tra atmosfera ed oceano dove acque calde cedono CO2 e acque fredde assorbono CO2, dato che il riscaldamento globale aumenta la cessione di CO2. Compito dell uomo e ridurre le sostanze di combustione dato che le altre cose sono difficile da risolvere. Dal 1960 al 2018 la CO2 e aumentata da 320 parte per milione a circa 400 per milione. Per ricostruire l atmosfera di molti anni fa vengono raccolte le bolle d aria presenti nel ghiaccio e stato dunque possibile ricostruire la presenza di CO2 nell atm fino a 150 mila anni fa.

Omosfera è composta da 78 azoto 22 ossigeno 1 circa argon e altre sostanze. RISCALDAMENTO GLOBALE COME VARIA LA CO2 E’ importante sottolineare che la temperature è un fattore cruciale perchè negli ultimi anni il riscaldamento globale sta portando all’aumento delle temperature delle acque e degli oceani chep referiscono cedere la CO2

piuttosto che tenerla in soluzione. E dunque viene ceduta ancora più CO2 dalle acque. DAL 1958 alle awaii dal laboratorio di Manaola GUARDA FOTO sono state fatte con continuità delle misurazione per quantificare l aumento della CO2, il grafico è a forma di sega perché l atmosfera durante l anno si sposta e dunque abbiamo un picco massimo durante la quiescenza della vegetazione (aumento invernale) che porta a produrre più CO2. Quindi la vegetazione influisce sulla CO2 in atmosfera ma non è in grado di eliminare la tendenza all’aumento nel tempo. E questo è ancora più evidente andando sul sito della NOOA che ricava dati strumentali come quelle di Manaola (Hawaii) sia dati a livello satellitare dato che è branca della NASA sia a mericane che non e dunque è di interscambio. Se prendiamo in considerazione gli ultimi 850 000 anni il grafico é stato ricostruito con le bolle di aria presenti nel ghiaccio e raccolti attraverso le carote. Il ghiaccio viene datato e la bolla viene analizzata legata alla data. La causa Dell aumento di immissioni di CO2 in atmosfera è dato da evidenze strumentali,, non ci sono dunque evidenze naturali che possono spiegare un aumento cosi importante in cosi poco tempo. Perchè spesso I negazionisti definiscono che anche ai tempi c’era un incremento di CO2 in atmosfera, ma è stata immessa in periodi molto più lunghi ed era causata da attività vulcaniche intensissime. Non c’è dunque una motivazione naturale per tale incremento e sicuramente si può dedurre che l’aumento di CO2 deriva da motivazioni antropiche. Umane. E non naturali.

Figura 1.9 La CO2 varia anche in base della latitudine. Il grafico è settato in base alle emissioni di Mauna Loa. Notiamo che al polo nord le emission di CO2 sono elevatissime e al polo sud basisssime rispetto Mauna Loa. Le zone più industriali hanno varori più alti .

ALTRI GAS DANNOSI Il metano CH4 è anch esso dannoso per l atmosfera, molto piu della CO2 nonostante la sua concentrazione sia minore perché assorbe una radiazione infrarossi in modo 20 volte superiore alla CO2. L’ozono (O3) rappresenta meno di un milionesimo dei gas atmosferici ma esso assorbe quasi interamente la radiazione ed è assolutamente importante. L ozono si forma continuamente tra i 25 e i 50 km di quota in seguito alla dissociazione di ossigeno O2 in radicali liberi a causa della UV e al successivo urto di atomi isolati O con altre indissociate O2. Siamo nella stratosfera. O2 + UV = O + O O + O2 = O3 O3 + UV = O2 + O + ENERGIA TERMICA Questa energia liberata spiega l’innalzamento termico che si registra in prossimità della stratopausa oltre i 50 km di quota E molto importante perché l UV ad alta energia viene soppresso dalle molecole di Ossigeno. La vita infatti è uscita dall acqua quando l atmosfera si è riempita di ossigeno perché gli organismi dell acqua hanno iniziato a rilasciare ossigeno nell atmosfera fino alla formazione dell ozonosfera. La superficie con l ozonosfera non era piu colpita dai raggi UV molto intensi dando la possibilità agli organismi di conquistarla. Fenomeni di turbolenza e movimenti verticali spostano e organizzano lo strato di ozono che si dispone nel resto del globo. Tuttavia la sua concentrazione varia con le stagioni (abbiamo visto prima) e con la latitudine. ATTIVITA’ UMANE CHE COMPROMETTONO L’OZONOSFERA 1. Le esplosioni nucleari 2. Gli avioggetti supersonici come la concorda che prima era un aereo civile. Avviene un rilascio di NOx molto instabili che rubano gli ossigeno liberi e sottraggono gli ossigeno liberi dall ozonosfera riducendone la formazione. Su questo c'è poco controllo per la guerra. La NOx è 20 volte più dannosa della

CO2. L’unica cos ache l’uomo può fare per mietere I danni è...