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Ancora sul discorso stau: il numero di Froude

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Ancora sul discorso stau: il numero di Froude

Messaggio da Ghiaccio96 » martedì 8 dicembre 2020, 19:40

Riguardo lo stau, ho scoperto che qualche cosa di oggettivo su come funziona è stato detto. Esiste un numero adimensionale noto come numero di Froude, definito come u/NH, dove u è la velocità del vento, N è la frequenza di brunt-vaisala e H è l'altezza della montagna da superare. Tale numero mette in relazione la capacità dell'aria di superare l'ostacolo, producendo dunque effetto stau, con l'altezza del rilievo. Quando tale numero è inferiore a 1, il superamento del rilievo ad opera delle masse d'aria risulta estremamente difficoltoso e non avviene, in quanto la barriera da superare è troppo grande e la massa d'aria preferisce girare intorno all'ostacolo. Quando il numero è maggiore di 1 lo stau può avvenire, il rilievo che si pone davanti la massa d'aria riesce ad essere scavalcato.

Se mettete dentro un po' di numeri, con un vento medio di 10 metri al secondo (quindi 36 orari medi) e una frequenza di brunt vaisala tipica di 0.01 secondi alla -1, si vede che già una montagna di 1000 metri presenta un valore di froude pari ad 1, che è una condizione intermedia tra le due situazioni, quella di scavalcamento e aggiramento della montagna.

Chiaramente anche il cimino viene tirato in ballo da questa considerazione, per esempio con lo scirocco che arriva dalla valle del tevere o col ponente e maestrale dalla maremma. il cimino, solo sulla base di questo numero, si troverebbe in condizioni di ambiguità in cui parlare di stau può portare a conclusioni errate per il vento che corre nei bassi strati. Infatti quello che suggerisce questa quantità adimensionale è che tanto più il dislivello tra la massa d'aria che urta il rilievo e la vetta da scavalcare è minore, tanto più facile sarà lo stau. Per esempio, per il cimino, con vento medio di 36 orari al suolo il numero di froud è 1, se si va a vedere la corrente d'aria che corre a 800 metri di quota, il numero di froud è 5 (H rappresenta la differenza di quota tra il rilievo e la quota di provenienza della massa d'aria), quindi il vento a 800 metri riesce a produrre stau sulla montagna.

La conclusione è che lo stau per i venti al suolo andrà generandosi tanto più facilmente quanto più è bassa la montagna. Può sembrare assurdo, ma dovete sempre pensare che l'aria ha talmente tanta liberta di movimento che non vi è motivo per cui debba sentirsi costretta a salire su un pendio. Quello che dunque può sembrare paradossale, è che un posto come poggio cavaliere dovrebbe avere più stau che la macchieta, perchè il cimino è più alto e quindi più difficile da scavalcare.

Sono stati fatti alcuni studi, che magari ora vi sembreranno paradossali ma in realtà se fossero sbagliati ci sarebbero altre cose che non avrebbero senso: è stato fatto uno studio sullo stau sui versanti esteri delle alpi, ed è stato visto che bisogna andare parecchio in quota per trovare una massa d'aria in grado di scavalcare le alpi!
fino almeno ai 1000 metri di quota, l'aria fredda che scende dal nord europa verso le alpi svizzere e francesi non riesce a scavalcare le alpi, ci gira intorno, viene fatta confluire nella valle del rodano e si getta nel mediterraneo dove poi diffluisce dando vita ad una depressione orografica sul golfo di genova, che può poi evolvere nella classica genoa low se vi sono altre condizioni favorevoli.

Vi facevo notare tempo fa che esistono altre situazioni in cui si vede da satellite che l'aria preferisce girare intorno ai rilievi: è il caso della corsica, quando entra aria fredda dalla valle del rodano si nota infatti un arco di nubi davanti il settore occidentale dell'isola. Anche in quel caso , dati i rilievi mediamente oltre i 2mila metri il numero di froude è 0.5, col cavolo che il vento che corre sopra il mare scavalca la corsica! Lo scavalca quello a quote superiori, quasi sicuramente quello che viaggia sui 1500 metri.

Poi parliamoci chiaro, un vento di 10 metri al secondo medio, quindi 36 orari medi, lo si vede forse in una delle peggiori tempeste di vento che ci possono capitare, tipo quella di fine settembre di quest'anno. Io per lo meno da quando ho la stazione ho toccato i 25 orari medi a fine marzo e superato i 30 orari medi a fine settembre scorso. In genere mi ritrovo sui 10 orari medi in una normale fase di maltempo come quella di oggi, che sono tipo 2 metri al secondo, quindi un ordine di grandezza inferiore a quello che ho considerato. Con un vento di 2 metri al secondo e una montagna di mille metri, il numero di Froude è 0.1 per il vento che viene dalla pianura, solo il vento che corre a oltre 800 metri con tale velocità riuscirebbe a superare i 1000 del cimino (ad 800 metri Froude sarebbe 1).

E non solo, infatti io comunque credevo che una massa d'aria che viene incanalata in un passo di montagna si trova costretta a scavalcarlo indipendentemente dalla differenza di altezza del passo con la quota di provenienza della massa d'aria, quindi anche se il numero di Froude fosse stato minore di 1. E invece anche in tale caso non avviene lo scavalcamento del rilievo. è ad esempio caso dei venti orientali che dall'adriatic si dirigono verso il piemonte. Li il vento al suolo, di nuovo, col cavolo che scavalca le alpi. Urta contro i rilievi e comincia a correre costeggiando la catena montuosa, andando a formare locali zone di accumulo di aria sul piemonte e generando dunque locali zone di alta pressione

Venezia è posta ben lontana dalle alpi che ha alle sue spalle, ma quando fa forti sciroccate riesce comunque a fare abbondanti piogge. Sappiamo che le pianure con venti forti sono sfavorite quando non vi sono fronti di passaggio, le nubi vengono portate via tutte nelle zone interne. Venezia riesce a fare ottimi accumuli con sciroccate prefrontali per delle convergenze indotte dalle alpi alle sue spalle che non permettono allo scirocco nei bassi strati di scavalcarle.

Esiste un fenomeno negli stati uniti occidentali per cui quando vi sono venti da est, questi urtano contro le catene montuose della west coast nel lato orientale. Le catene montuose li hanno un altitudine media molto elevata, oltre i 3mila metri, anche in quel caso i venti che arrivano dalle pianure americane centrali non riescono a scavalcare le montagne, generando zone locali di alta e bassa pressione su tale lato della catena montuosa, anche in questo caso queste basse pressioni a volte evolvono come le genoa low diventando parte della circolazione atmosferica sinottica. Purtroppo i dettagli che ha questo fenomeno sugli USA sulla circolazione atmosferica non li ricordo ora.

Allo stau concorrono altri fattori come dicevo inizialmente, ma spesso interpretabili solo con modelli ad area locale. Sicuramente un altro fattore importante è come la catena montuosa interagisce col vento che la urta, se appunto può provare ad incanalarlo provando a fargli fare una risalita forzata oppure gli da effettivamente la possibilità di girargli intorno. I cimini sotto questo aspetto non acquistano punti a favore, se non la zona della canepinese tra canepina e viterbo, quello infatti è un punto di sella in cui un incanalamento del vento mi sembra possibile (mia personalissima opinione!! solo un modello ad area locale sulla zona potrà dirci come stanno le cose)

Ora , io capisco che tanti di voi per anni hanno osservato le nostre montagne e chiaramente l'osservazione è un punto importante della discussione. Tenete presente però alcune cose
1) le nostre osservazioni sono sempre locali, come fossimo una stazione meteo. Non abbiamo mai una visione globale della situazione, l'osservazione locale è naturalmente incompleta
2) le nostre stazioni meteo sono misurazioni "puntiformi", rappresentative solo di quel punto, dunque per poter pensare di avere un quadro completo della situazione da una rete meteo, bisogna naturalmente infittirla per cercare di individuare alcune "zone critiche", dove i comportamenti dello stau si fanno evidenti (per esempio avrebbe senso un confronto tra una serie di stazioni poste lungo la canepinese tra canepina e viterbo poste a 1 km di distanza l'una dall'altra, in questo modo si dovrebbe riuscire a cogliere abbastanza bene le differenze tra uno e l'altro versante, essendo la sella una zona "critica", di transizione. Insomma, monitoraggio più fitto nelle zone di maggiore differenza in poco spazio.
3) Gli errori sulle misure devono essere decisamente inferiori a quelle che sono le differenze pluviometriche tipiche indotte dallo stau, altrimenti la differenza tra due stazioni può essere giustificabile con errori nelle misure
4)In una giornata come quella odierna in cui i fenomeni sono dovuti in larga parte alla convezione, capire il ruolo dello stau è assai più difficile. Infatti i fenomeni convettivi possono portare facilmente differenza di una manciata di mm nel giro di 1-2 km, che uno potrebbe additare allo stau.

Ho concluso, ora vi ho dato qualcosa di concreto su cui discutere. Attendo vostre considerazioni :mrgreen:
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Re: Ancora sul discorso stau: il numero di Froude

Messaggio da Burian » mercoledì 9 dicembre 2020, 2:32

Vedo che non ti arrendi. :mrgreen:
Leggerò con calma quanto scritto, mi sembra anche interessante questa scoperta del numero di Froude, d'altra parte qualcuno ha studiato il fenomeno dello stau e ne sono felice, sarebbe stato anche strano che nessuno lo avesse fatto nel corso del tempo. Sicuramente in giro si troverà altro materiale anche...

 
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Re: Ancora sul discorso stau: il numero di Froude

Messaggio da Ghiaccio96 » giovedì 10 dicembre 2020, 14:38

è anche vero che se gli studi sulle condizioni ideali di misura con uno strumento meteo sono degli anni 80, come ti dicevo, applicazioni di questo numero di froude sono ancora più recenti, infatti l'interazione di un vento con un ostacolo orografico è stato possibile studiarlo solo con l'arrivo di modelli ad area locale ad altissima risoluzione, alcuni di questi studi sono stati fatti negli ultimi 10 anni e da quanto ho capito ne sono stati fatti ben pochi e poco noti anche, perchè io non ne sapevo nulla ad esempio. Le informazioni sopra ci sono state date a lezione di meteorologia sinottica. Quando ho scritto "col cavolo che il vento scavalca la montagna", ho citato delle sue parole, non sono stato io a enfatizzare la frase per voler fare sensazionalismi :mrgreen:
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