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6/2/09 - Frontogenesi

Frontogenesi

Spesso in meteorologia si sente parlare di fronti, ma che cos'è esattamente un fronte in ambito meteorologico? Un fronte in atmosfera è definito come una superficie di contatto tra due masse d'aria con caratteristiche diverse (temperatura, ma anche umidità) ed è quindi a tutti gli effetti una superficie di discontinuità (anche in senso matematico).
Naturalmente, nella stragrande maggioranza dei casi, questo scontro tra masse d'aria non si esaurisce col semplice contatto tra le parti. In ambito termico, aria fredda, più densa e quindi più pesante, si incuneerà al di sotto di aria calda, mentre aria calda salirà sopra ad aria fredda. Allo stesso modo, in ambito igrometrico (di umidità), sapendo che il vapore acqueo è più leggero dell'aria secca a parità di volume, avremo gli stessi processi.
Queste interazioni hanno quindi un comune denominatore: il sollevamento di masse d'aria. Sollevandosi, l'aria si raffredda e tende di conseguenza a condensare, formando le nubi (Figura 1). Pertanto, la presenza di un fronte (di qualsiasi natura esso sia) sarà quasi sempre tradita da ammassi di nubi proprio in prossimità della superficie di discontinuità. A volte comunque può capitare che i processi frontali (sollevamento dell'aria) siano troppo deboli o che i requisiti termodinamici necessari alla formazione di nubi risultino insufficienti. In questi casi (che capitano generalmente solo nei fronti a mesoscala) è possibile avere una superficie frontale priva di una evidente nuvolosità associata.

Frontogenesi

I fronti si dividono essenzialmente in due macrocategorie:
1) Fronti a mesoscala
Vengono così definiti poiché consistono in differenze di temperatura ed umidità su scala relativamente ridotta (mesoscala), ovvero da qualche chilometro alle centinaia di chilometri. Inoltre, non hanno una struttura verticale molto sviluppata, limitandosi a poche centinaia (o al più qualche migliaio) di metri di spessore. Generalmente infatti, rimangono all'interno dello "Strato Limite Planetario" (PBL, Planetary Boundary Layer), ovvero all'interno dello spessore di atmosfera che risente in maniera diretta del contatto col suolo (riscaldamento diurno, attrito, ecc…).
Esempi di fronti a mesoscala si possono avere per esempio con il meccanismo delle brezze marine, oppure grazie alle masse d'aria fredda in uscita da intense celle temporalesche ormai mature ("outflow" - Figura 2). Quasi sempre, la presenza di fronti a mesoscala è tradita da nubi medio-basse di tipo cumuliforme organizzate in bande sottili che denotano chiaramente la vera linea di discontinuità.

Frontogenesi

2) Fronti a scala sinottica
Il termine "sinottico" in meteorologia si riferisce a scale spaziali di qualche migliaio di chilometri o più, pertanto i fronti a scala sinottica si estendono su vaste aree dei due emisferi terrestri.
La formazione di queste estese linee di discontinuità termo-igrometrica è da ricercare direttamente nella ciclogenesi extra-tropicale che abbiamo trattato nell'articolo di un mese fa. Come abbiamo visto, le aree depressionarie che si formano al di sotto delle ondulazioni e delle accelerazioni della Corrente a Getto Polare (Polar Jet Stream) richiamano aria dalle zone circostanti e, in particolare, nel nostro emisfero, tendono ad assumere rotazione antioraria (oraria invece nell'emisfero australe) grazie alla forza di Coriolis.
In questo modo sulla parte occidentale della depressione si crea una discesa d'aria da Nord verso Sud, mentre su quella orientale si avrà una risalita di aria da Sud verso Nord. Poiché abbiamo già visto che la distribuzione del calore sulle Terra non è uniforme (i Poli sono molto più freddi delle zone intertropicali), questi movimenti porteranno aria fredda verso aria calda sulla parte occidentale (fronte freddo) e aria calda verso aria fredda su quella orientale (fronte caldo). Esiste poi un terzo tipo di fronte sinottico, il fronte occluso, di cui però parleremo nei prossimi articoli. In figura 3 è illustrato il processo che porta allo sviluppo dei fronti (frontogenesi) grazie alla ciclogenesi extra-tropicale.


A cura di Michele Salmi




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