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Il Clima: concetto, cenni storico-scientifici, classificazione, tipologie

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Tutto quello che c'è da conoscere sui concetti di base del termine "clima".

Mappa_dei_climi_mondialiIl clima comprende le statistiche di temperatura, umidità, pressione atmosferica, vento, precipitazioni, il conteggio delle particelle atmosferiche e di altre misure meteorologiche elementari, in una data regione per lunghi periodi.

Il clima può essere contrapposto al concetto di "tempo meteorologico", che indica invece le condizioni giornaliere di questi elementi e le loro variazioni su periodi brevi.

Il clima di una regione è generato dal sistema climatico , che ha cinque componenti: atmosfera, idrosfera, criosfera, superficie terrestre e biosfera.

Il clima di un luogo è influenzato dalla sua latitudine, dalla quota del suolo, così come da superfici e corsi d'acqua nelle vicinanze e dalle correnti termiche a cui danno luogo.

Il clima può essere classificato in base alla media e al range tipico di diverse variabili, più comunemente quelle relative a temperatura e precipitazioni.

Lo schema di classificazione più comunemente usato è stato originariamente sviluppato da Wladimir Köppen.

Il sistema di Thornthwaite invece, in uso dal 1948, incorpora l'evapotraspirazione insieme alle informazioni di temperatura e precipitazioni ed è usato per studiare la diversità delle specie animali e i potenziali effetti dei cambiamenti climatici su di esse.

Il sistema Bergeron e una suddivisione spaziale dei sistemi di classificazione sinottici, si concentrano sulla provenienza delle masse d'aria che definiscono il clima di una regione.

La Paleoclimatologia è lo studio dei climi antichi.

Dal momento che le osservazioni dirette del clima non sono disponibili prima del 19° secolo, i dati paleoclimatici sono dedotti da variabili proxy, che comprendono l'evidenza di caratteri non-biotici, come ad esempio sedimenti trovati nel letto dei laghi e le carote di ghiaccio, assieme alle prove biotiche, come gli anelli degli alberi e dei coralli.

I modelli climatici sono modelli matematici rigurdanti passato, presente e futuro. I cambiamenti climatici possono verificarsi su scale temporali lunghe o corte a seconda di una varietà di fattori.

Sotto una gif animata delle precipitazioni globali annuali.

media_precipitazioni_globali_annuali

Sotto una gif animata delle temperature globali annuali.

media_temperature_globali_annuali

Definizione

Il clima (dal greco antico klima , che significa inclinazione ) è comunemente definito come il tempo nella media su un lungo periodo.

Il periodo medio standard è di 30 anni, ma altri periodi possono essere utilizzati a seconda dello scopo. Il clima comprende anche altre statistiche rispetto alla media, come ad esempio le grandezze di variazione di giorno in giorno o anno per anno.

La differenza tra clima e tempo è utilmente sintetizzato dalla famosa frase: " Il clima è quello che ci si aspetta, il tempo è quello che si ottiene."

Nei corsi storici climatici, intervallati nel tempo, ci sono una serie di variabili quasi costanti che determinano il clima, tra cui la latitudine, l'altitudine , la proporzione terra/acqua, e la vicinanza agli oceani o alle montagne.

Queste cambiano solo nell'arco di periodi di milioni di anni a causa di processi geologici come la tettonica a zolle.

Altri fattori determinanti del clima sono invece più dinamici, come ad esempio la circolazione termoalina dell'oceano, che ha portato a 5°C (9 ° F) il riscaldamento del nord dell'Oceano Atlantico rispetto ad altri bacini oceanici.  Altre correnti oceaniche ridistribuiscono il calore tra terra e acqua su una scala più regionale.

La densità e il tipo di copertura vegetale influenzano l'assorbimento di calore solare, la ritenzione idrica e le precipitazioni a livello regionale.

Le alterazioni della quantità di gas serra nell'atmosfera, determinano la quantità di energia solare trattenuta dal pianeta, causando riscaldamento o raffreddamento globale.

Le variabili che determinano il clima sono dunque numerose e le interazioni assai complesse da valutare.

 

Classificazione

Ci sono diversi modi per classificare i climi in regimi simili. In origine i climi sono stati definiti nella Grecia antica per descrivere il tempo a seconda della latitudine di un luogo.

I moderni metodi di classificazione del clima possono essere suddivisi in metodi genetici, che si concentrano sulle cause del clima e metodi empirici, che si concentrano sugli effetti del clima.

Esempi di classificazione genetica sono i metodi basati sulla frequenza relativa di differenti masse d'aria o tipologie di posizioni all'interno del quadro sinottico di disturbi atmosferici.

Esempi di classificazioni empiriche, sono quelli che includono zone climatiche definite dalla robustezza dell'impianto, l'evapotraspirazione, o più in generale la classificazione del clima di Köppen, che è stato originariamente progettato per identificare i climi associati a determinati biomi (complesso di piante e animali con caratteristiche ecologiche generali simili, che occupano con stabilità determinati ambienti).

Un difetto comune di questi schemi di classificazione è che producono confini distinti e netti tra le zone che definiscono, piuttosto che il graduale passaggio delle caratteristiche dei climi più comuni in natura.

 

Bergeron: classificazione spaziale sinottica

La classificazione più semplice è quella che coinvolge le masse d'aria.

La classificazione di Bergeron è la forma più ampiamente accettata di classificazione di masse d'aria.

Questa classificazione è basata su tre lettere di individuazione:

  • La prima lettera ne descrive le caratteristiche di umidità, con la lettera c utilizzata per le masse d'aria continentali (secche) e la m per masse d'aria marittime (umide).
  • La seconda lettera descrive la caratteristica termica della sua regione di origine: T per tropicale, P per polare, A per Artica o Antartica, M per le zone monsoniche, E per equatoriale, S per aria delle quote superiori (aria secca formata da importanti movimenti verso il basso in atmosfera ).
  • La terza lettera è usata per designare la stabilità dell'atmosfera. Se la massa d'aria è più fredda della terra sotto di essa, è etichettata con k. Se la massa d'aria è più calda rispetto al terreno sottostante, è etichettata con w.

Mentre l'individuazione della massa d'aria è stata originariamente utilizzata nelle previsioni del tempo nel corso degli anni 50, i climatologi hanno cominciato ad utilizzare la classificazione spaziale sinottica sulla base di questa idea nel 1973.

Basato sul sistema di classificazione Bergeron è il sistema di classificazione spaziale sinottica (SSC-spatial synoptic classification).

Ci sono sei categorie all'interno del sistema SSC:

  • Secca Polare (simile a quella polare continentale).
  • Secca Moderata (simile a quella marittima superiore).
  • Secca Tropicale (simile a quella continentale tropicale).
  • Umida Polare (simile a quella marittima polare).
  • Umida Moderata (un ibrido tra marittima polare e tropicale marittima).
  • Umida Tropicale (simile a quella tropicale marittima, marittima monsonica o marittima equatoriale).

 

La classificazione di Köppen

La classificazione Köppen dipende dai valori medi mensili della temperatura e delle precipitazioni.

La forma più comunemente usata per la classificazione Köppen ha cinque tipi principali di clima etichettati dalla A alla E.

Questi tipi principali sono:

  • A (tropicale).
  • B (secco).
  • C (medio, delle medie latitudini).
  • D (freddo delle medie latitudini).
  • E (polare).

Le cinque principali classificazioni possono essere ulteriormente suddivise in classificazioni secondarie come:

  1. foresta pluviale.
  2. monsone.
  3. savana tropicale.
  4. umido subtropicale.
  5. umido continentale.
  6. oceanico.
  7. mediterraneo.
  8. steppa.
  9. subartico.
  10. tundra.
  11. calotta polare.
  12. desertico.
  1. Il clima delle foreste pluviali è caratterizzato da elevata piovosità, con una definizione del valore minimo annuale di piovosità media tra 1.750 millimetri e 2.000 millimetri. Le temperature medie mensili sono superiori a 18 °C (64 ° F) durante tutti i mesi dell'anno.
  2. Il clima monsonico è dato da un vento stagionale prevalente, che si protrae per diversi mesi, inaugurando la stagione delle piogge di una determinata regione. Alcune regioni in Nord America, Sud America, Africa sub-sahariana, Australia e Asia orientale sono a regime climatico monsonico.
  3. Il clima della savana tropicale è caratterizzato da una prateria con vasto bioma (complesso di piante e animali con caratteristiche ecologiche generali simili, che occupano con stabilità determinati ambienti),  situata nel semiarido/semi-umido clima di regioni a latitudini subtropicali e tropicali, con temperature medie che rimangono pari o superiori a 18 °C (64 ° F) durante tutto l'anno e precipitazioni tra i 750 e i 1.270 millimetri annuali. Esso è diffuso in Africa  e si trova anche in India, nelle parti settentrionali del Sud America, in Malesia e in Australia.
  4. Il clima umido subtropicale è caratteristico di una zona climatica in cui le piogge invernali (e talvolta le nevicate) sono associate con grandi tempeste, che i venti occidentali (westerlies) guidano da ovest verso est. La maggior parte delle precipitazioni estive sono caratterizzate da temporali e occasionali cicloni tropicali. I climi umidi subtropicali si trovano nel lato est dei continenti, all'incirca tra le latitudini di 20° e 40° gradi di distanza dall'equatore.
  5. Il clima continentale umido è caratterizzato da condizioni meteorologiche variabili e una varietà notevole di temperature stagionali. Luoghi con più di tre mesi di temperature medie giornaliere superiori a 10 °C (50 °F) e una temperatura nel mese più freddo sotto i -3 °C (27 °F), che non soddisfano i criteri di un clima arido o semiarido, in cui il clima viene classificato come continentale.
  6. Il clima oceanico si trova in genere lungo le coste ovest alle latitudini medie di tutti i continenti del mondo e nel sud-est dell'Australia ed è accompagnato da abbondanti precipitazioni annuali.
  7. Il clima mediterraneo ispirato al clima delle terre del bacino del Mediterraneo, parte del settore occidentale del Nord America, parte dell'Australia occidentale e meridionale, alcune zone nel sud-ovest del Sud Africa e taluni territori del centro del Cile. Il clima è caratterizzato da estati calde e secche e inverni freschi e umidi.
  8. Il clima della steppa è caratterizzato da una prateria arida con un range di temperatura annuale che in estate può arrivare fino a 40 °C (104 °F) e durante l'inverno fino a -40 °C (-40 °F) .
  9. Il clima subartico ha poche precipitazioni e temperature mensili che superano i 10 °C (50 °F) da uno a tre mesi l'anno, con permafrost in gran parte del territorio a causa dei freddi inverni. Inverni che nei climi subartici di solito presentano fino a sei mesi di temperature medie al di sotto degli  0 °C (32 °F).
  10. Il clima della Tundra è riscontrabile nell'estremo nord dell'emisfero settentrionale, a nord della cintura della taiga.  La taiga è uno dei principali biomi (complesso di piante e animali con caratteristiche ecologiche generali simili, che occupano con stabilità determinati ambienti) terrestri, formato da foreste di conifere che ricoprono quasi totalmente le regioni sub-artiche boreali dell'Eurasia e dell'America, costituendo un terzo della massa forestale mondiale. Tale clima include vaste aree del nord della Russia e del Canada.
  11. Il clima della calotta polare è localizzato nelle regioni situate alle estreme latitudini del pianeta Terra o della Luna, coperte di ghiacci. Le calotte polari si formano in quanto le regioni alle alte latitudini, ricevono meno energia radiativa solare rispetto alle regioni equatoriali, con conseguente bassissima temperatura superficiale.
  12. Il clima desertico è presente in un tipo di paesaggio o di regione che riceve precipitazioni scarsissime o inesistenti. I deserti di solito hanno una grande escursione termica giornaliera e stagionale, con temperature diurne elevate (in estate fino a 45 °C o 113 °F) e basse temperature notturne (in inverno fino a 0 °C, 32 °F), a causa della bassissima umidità presente. Molti deserti si sono formati a causa della loro posizione territoriale in ombra pluviometrica, determinata ad esempio da montagne che bloccano il cammino dell'umidità e delle precipitazioni verso il deserto.

 

La classificazione di Thornthwaite

Messo a punto dal geografo e climatologo americano C.W. Thornthwaite, questo metodo di classificazione del clima, controlla il bilancio idrico del suolo mediante evapotraspirazione.

Esso controlla la quantità di precipitazione complessiva utilizzata per nutrire la vegetazione in una certa area. Esso utilizza indici come umidità e aridità per determinare il regime di umidità di un territorio, in base alla propria temperatura media, la piovosità media e il tipo di vegetazione media. Più è basso il valore dell'indice in una determinata zona, più la stessa è a rischio siccità.

La classificazione dell'umidità include classi climatiche con descrizioni come:

  • iperumido.
  • umido.
  • subumido.
  • subarido.
  • semi-arido (valori di -20 a -40).
  • arido (valori inferiori a -40).

Le regioni umide hanno un surplus di precipitazioni rispetto all'evaporazione annuale, mentre le regioni aride hanno un surplus di evaporazione rispetto alle precipitazioni su base annua.

Un 33 per cento del totale della massa della Terra è considerato arido/semi-arido, tra il sud-ovest del Nord America, il sud-ovest del Sud America, la maggior parte del nord e una piccola parte dell'Africa meridionale, il sud-ovest e parte dell'Asia orientale, così come gran parte dell'Australia.

Gli studi suggeriscono che l'efficacia delle precipitazioni (PE) in assenza dell'indice di umidità Thornthwaite è sovrastimato in estate e sottovalutato in inverno. Questo indice può essere usato efficacemente per determinare il numero delle specie di erbivori e mammiferi all'interno di una determinata zona. L'indice è utilizzato anche negli studi dei cambiamenti climatici.

Le classificazioni termiche all'interno dello schema Thornthwaite, comprendono

  1. regima microtermico.
  2. mesotermico.
  3. megatermico.
  1. Un clima microtermico è caratterizzato da basse temperature medie annuali, in genere tra 0 °C (32 °F) e 14 °C (57 °F), con estati brevi e presenta un'evaporazione potenziale tra 14 centimetri e 43 centimetri.
  2. Un clima mesotermico è mancante di calore persistente o freddo persistente, con l'evaporazione potenziale tra 57 centimetri e 114 centimetri.
  3. Un clima megatermico è un clima che presenta persistenza di alte temperature e abbondanti piogge, con un potenziale di evaporazione annuo superiore a 114 centimetri.

Sotto la mappa dei climi mondiali.

Mappa dei climi mondiali

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Luciano Serangeli

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