Le masse d’aria sono porzioni di atmosfera (troposfera) di dimensioni considerevoli (dell’ordine di alcune migliaia di Km in senso orizzontale e di qualche decina di Km in direzione verticale) , le cui proprietà fisiche , in particolare la temperatura e l’umidità , si presentano quasi omogenee nella direzione orizzontale.

Le caratteristiche fisiche di una massa d’aria dipendono dalle regioni della superficie terrestre sulle quali essa permane per un tempo sufficientemente lungo. L’aria per poter acquisire per contatto e per irraggiamento le proprietà fisiche di una determinata regione del globo è necessario che vi stazioni per un periodo di tempo alquanto lungo. Le proprietà fisiche di una massa d’aria sono in stretta relazione con le caratteristiche del tipo di superficie sottostante ad essa. Una massa d’aria , oltre ad avere caratteristiche fisiche ben definite , ha anche un’origine geografica ben determinata.

Il grande ed indimenticato Edmondo Bernacca definisce le masse d’aria nel seguente modo:

“ In meteorologia pratica con massa d’aria viene indicata una grossa porzione di aria , con dimensioni orizzontali dell’ordine di qualche migliaio di chilometri, in cui i vari elementi meteorologici(soprattutto la temperatura e l’umidità) hanno una distribuzione orizzontale quasi uniforme, nella quale cioè non si hanno brusche variazioni nei valori dei vari elementi. L’omogeneità orizzontale è quindi la principale caratteristica di una massa d’aria.”

Per il Dott. G. Caroselli “Una massa d’ aria può essere definita come una porzione atmosferica circoscritta e con ben precise caratteristiche individuate da una certa temperatura, umidità relativa e pressione, mentre la regione atmosferica circostante la massa d’ aria presenta caratteristiche diverse. La massa d’aria deve essere in sostanza identificabile rispetto all’ ambiente aereo circostante”.

M.Giuliacci : “Sulle regioni occupate dai grandi anticicloni permanenti o stagionali (ad esempio,l’Anticiclone delle Azzorre o l’anticiclone russo) la circolazione è piuttosto debole e pertanto vaste porzioni di atmosfera restano quasi immobili sul posto per giorni o settimane , acquistando così le caratteristiche termo-igrometriche del suolo sottostante. Tali enormi blocchi di atmosfera fisicamente omogenea, denominati masse d’aria , vengono trasportati dai venti predominanti fino a qualche migliaio di chilometri di distanza, senza per questo perdere le loro caratteristiche originarie.”

S. Sannino : “ Si intende per massa d’aria una zona dell’atmosfera ,estesa alcune centinaia di migliaia di Kmq, le cui caratteristiche fisiche, principalmente temperatura e contenuto di vapore acqueo, si mantengono uniformi o quasi . La formazione di una massa d’aria ha origine nei grandi centri permanenti di alte pressioni ove l’assenza o quasi di vento consente all’aria di acquistare gradualmente le proprietà fisiche della superficie sottostante. La zona ove si forma la massa d’aria , detta regione di origine , ne determina le caratteristiche. Queste sono conservative nel senso che alcune grandezze fisiche tendono a rimanere costanti per diversi giorni mentre l’aria si sposta dalla sua regione di origine.”

Alan Watts: “ .. un vasto blocco di atmosfera che ha, in generale , caratteristiche di uniformità ottenute essendo stata ferma nello stesso luogo , quasi immobile, per settimane, o anche per mesi , accumulando calore o freddo, umidità o assenza di essa , attraverso tutto il suo spessore. Poi, dato che nessun sistema meteo è indenne da qualche tipo di cambiamento , la massa d’aria viene spinta fuori dalla sua zona di origine e trasportata magari per migliaia di miglia , fino a scontrarsi con un'altra massa d’aria con caratteristiche diverse. Dallo scontro tra masse d’aria diverse proviene la maggior parte delle depressioni e dei fronti che ne sono parte integrante.”

A questo punto , ritengo che il concetto di massa d’aria sia stato ben esplicitato.

In via del tutto generale si può affermare che tutte le regioni della superficie terrestre possono generare masse d’aria ,aventi ben determinate caratteristiche, tuttavia, va sottolineato che ve ne sono alcune che, per via di particolari condizioni di omogeneità della loro superficie e delle condizioni meteo (calma o quasi di vento), appaiono più adatte alla formazione delle masse d’aria. Fino a quando una massa d’aria rimane ferma (staziona) sulla regione di formazione, conserva intatte, per un certo periodo di tempo, le sue proprietà fisiche; essa si pone in equilibrio con il suolo e ne acquista le proprietà fisiche che lo caratterizzano in relazione alla latitudine, alla stagione, alle condizioni geografiche della regione stessa. Quando essa si mette in movimento verso altre regioni della superficie terrestre, aventi condizioni termo-igrometriche differenti, si trasforma ,subisce l’influenza esercitata dalle zone che via via attraversa, si acclimatizza alla nuova regione, assumendone con il trascorrere del tempo, sempre più le caratteristiche fisiche.

Brevissimi cenni sulla classificazione delle masse d’aria

La prima classificazione venne fatta nel 1921 da Calwagen. Essa distingueva le masse d’aria in quattro tipi: Polare,Tropicale,Marittima, Continentale.

Questa classificazione portava alla definizione di otto corpi d’aria convergenti sull’Europa centrale:

Questa classificazione oltre a non essere esatta , non rispondeva ai bisogni pratici.

Nel 1932 si introdusse una duplice classificazione: la prima di natura geografica (regione di origine) , la seconda su criteri termodinamici. La classificazione termodinamica comprende due tipi di masse d’aria:
aria fredda (k) (kalt)

Arai calda (w) (warm)

Per aria fredda si intende aria più fredda della superficie sottostante: una massa d’aria di questo tipo assorbe calore dalla superficie. Per aria calda si intende aria più calda della superficie sottostante: una massa d’aria calda cede calore alla superficie.

Una massa d’aria fredda si riscalda , generalmente, dal basso( fatta eccezione per il periodo invernale), presenta valori elevati di gradiente termico verticale (1° ogni 100 m ),una umidità specifica bassa. Una massa d’aria calda si raffredda dal basso (fatta eccezione per il periodo estivo) , presenta valori di gradiente termico verticale alquanto bassi ed una umidità specifica elevata.

Una massa d’aria, in via del tutto generale , può essere identificata da:

Temperatura/latitudine

Tropicale

Polare

Artica

Equatoriale

Umidità oppure luogo di formazione (mare/terra)

Marittima

Continentale

Avremo per tanto:

Artica marittima (mA) **

Artica continentale (cA) **

Polare Marittima (mP)

Polare Continentale (cP)

Tropicale Marittima (mT)

Tropicale Continentale (cT)

Luoghi di formazione delle masse d'aria equatoriali

Luoghi di formazione delle masse d’aria.

Nella tabella seguente vengono riportate le masse di aria che interessano l'Europa centro occidentale ed il Mar Mediterraneo .

Il tempo sull’Italia è influenzato quasi esclusivamente da cinque tipi di masse d’aria : Artica, Polare marittima, Polare continentale, Tropicale marittima, Tropicale continentale

Aria Artica.

Proviene da N o NE , si forma sull’anticilclone polare e su quelli invernali dei continenti posti alle alte latitudini. Ai poli il suo livello superiore raggiunge la tropopausa e va poi diminuendo in spessore con il decrescere della latitudine. L’irruzione di aria artica verso latitudini temperate avviene, di norma , ad ondate. D’inverno può raggiungere le coste settentrionali dell’Africa, d’estate si mantiene sulle regioni polari e ,solo molto raramente, la si incontra al di sotto del parallelo 70° Nord. Quando l’aria artica si spinge verso Sud , si dilata in senso orizzontale e il suo spessore diminuisce . Riesce ad aggirare le catene montuose dei Pirenei, Alpi e dei Carpazi e a raggiungere il bacino del Mediterraneo, il Mar Nero ecc.ecc.

Le irruzioni di aria artica sono, quindi , tipiche dei mesi invernali. Tenuto conto dell’area di provenienza ,l'aria artica è sempre più fredda e più densa delle masse di aria che incontra durante il suo movimento verso sud. La temperatura molto bassa non consente all'umidità di assumere valori elevati.

Aria Artica marittima Proviene dalla regione compresa tra la Groenlandia e le isole Svalbard. La situazione barica che caratterizza l’ingresso di tale aria sull’Italia è caratterizzata da un anticiclone sulla Groenlandia che si spinge sin sull’Europa Centrale e talune volte anche sui Balcani. Giunge sul bacino del Mediterraneo come un vento da nord ovest che può dar luogo a Mistral nella Valle del Rodano e nel Golfo del Leone e a rovesci o temporali sul Mediterraneo occidentale. Il forte contrasto termico con la superficie del Mar Mediterraneo può dare origine,sulle Isole Baleari e sul Golfo del Leone,a depressioni secondarie, che, nel loro movimento verso est- sudest interessano l'Italia.

Aria Artica continentale Proviene dalla Russia settentrionale (zone della Siberia prossime alla calotta polare) e dal mare di Barents . La configurazione barica, che di norma l’accompagna, è caratterizzata da un anticiclone sulla Russia o sulla Finlandia, che, nella stagione invernale, si estende fino alle coste della Dalmazia. L’anticiclone russo spinge l’aria verso Sud sino ad arrivare sull’Italia attraverso la porta della Bora . L'aria artica continentale è accompagnata da venti nord orientali di particolare violenza sul Golfo di Trieste e sull'alto Adriatico (bora chiara). Durante queste irruzioni il cielo si presenta sereno, l'atmosfera alquanto limpida, la temperatura in diminuzione e l'umidità bassa.

Aria Polare

E' la massa di aria interessa maggiormente le regioni italiane.

Si forma negli anticicloni delle latitudini medie e può essere considerata o come la trasformazione dell’aria artica e quindi con caratteristiche fredde ,o come trasformazione dell’aria tropicale e quindi con caratteristiche calde . Alla luce di ciò possiamo avere :

l’aria polare o intermedia marittima fredda;

l’aria polare o intermedia marittima calda ;

l’aria polare o intermedia continentale fredda;

l’aria polare o intermedia continentale calda.

La denominazione di aria intermedia veniva (viene ) usata dal Servizio Meteorologico Italiano .

L'aria polare o intermedia marittima fredda proviene dall'Atlantico settentrionale dove si forma sull’anticiclone situato ad W delle Isole Britanniche. Giunge sul Mediterraneo attraverso la Valle del Rodano ed i Pirenei con correnti di NW. L'arrivo di questa massa di aria è accompagnato da una marcata diminuzione della temperatura e da un aumento della pressione atmosferica. Il suo spessore è compreso tra 3 e 6 Km ed è molto instabile. L'aria polare marittima fredda è la principale causa delle depressioni che si formano sul Mediterraneo occidentale e che, nel loro movimento verso oriente, provocano condizioni di maltempo generalizzato sulle regioni italiane. Spesso la parte più orientale del flusso di aria, nel tentativo di aggirare la catena delle Alpi, è costretta a scorrere verso est per sfociare con violenza sul golfo di Trieste (bora scura). Allorquando l’aria polare marittima fa il suo ingresso sul bacino del Mediterraneo, attraverso il Golfo di Guascogna e i Pirenei, da origine ,spesso, ad un centro di bassa pressione tra il Golfo del Leone e le Baleari noto con il nome di depressione Mediterranea.

L’aria polare o intermedia continentale fredda si forma sugli estesi anticicloni invernali della Russia continentale, della Siberia e dell’Europa centrale. La situazione barica che l’accompagna è un anticiclone sulla Russia che si spinge con un promontorio verso SE. Tipica della stagione invernale, questa massa d'aria giunge sulla penisola italiana attraverso le Alpi Carniche sfociando sull'Adriatico settentrionale. E’accompagnata da venti forti da est o nord est (bora chiara). Scarsi i fenomeni associati.

L’aria polare o intermedia marittima calda è tipica della stagione invernale e giunge sul Mediterraneo occidentale passando attraverso la penisola Iberica o la Francia. Si forma per trasformazione dell’aria polare fredda che sosta lungo il margine settentrionale dell’Anticiclone delle Azzorre. Si porta sull’Europa con venti da W e/o SW ; è stabile ed apportatrice di piogge di lunga durata. Il suo transito è accompagnato da un modesto aumento della temperatura.

L’Aria polare calda continentale

E’ tipica della stagione estiva. In Europa si forma sulla Russia meridionale, i Balcani e

l’Anatolia. Ha scarsa umidità e modesta nuvolosità; esigue le precipitazioni ad essa associate.

Aria tropicale.

I luoghi di origine delle masse di aria tropicale sono quelle occupate dagli anticicloni permanenti delle latitudini subtropicali (stazionano attorno ai 30° di latitudine nord).

Generalmente nei luoghi di origine l’aria tropicale è alquanto instabile , mentre alle latitudini medie si comporta come aria stabile. Il suo spessore raggiunge la tropopausa. In estate può giungere fino alle alte latitudini, mentre, nella stagione invernale, difficilmente riesce ad andare oltre il Mediterraneo. Le masse di aria tropicale possono essere distinte in marittima e continentale.

L’Aria tropicale calda marittima si forma sull’Anticiclone delle Azzorre e giunge sull' Europa e l’Italia con venti di SW attraverso la penisola iberica , il Golfo di Guascogna e l’Africa Nord-Occidentale (Marocco). Si manifesta con venti sud occidentali (libeccio) talvolta molto forti. Il suo arrivo è accompagnato da un forte aumento della temperatura, da una diminuzione della pressione e da un'umidità superiore a quella osservata in presenza di qualunque altra massa di aria. La visibilità è molto spesso ridotta per nebbia o pioviggine. La situazione barica che l’accompagna è una alta pressione sull’Atlantico ed una serie di basse pressioni sull’ alta e media Europa.

L’Aria tropicale calda continentale ha come luoghi di formazione il Nord Africa, Palestina, Armenia, Russia meridionale, Asia Minore, Balcani meridionali. D’inverno si distingue poco dall’aria tropicale marittima , mentre d’estate essa appare molto più calda e secca. Giunge sulle regioni italiane con forti venti da sud est (scirocco). Inizialmente è molto secca ,ma ,transitando sul Mediterraneo, si carica di umidità poichè la sua elevata temperatura gli consente di assorbire elevate quantità di vapore acqueo. Origina precipitazioni estese soprattutto sulle regioni meridionali italiane. La visibilità è spesso ridotta, sia a causa della pioggia, sia a causa delle finissime particelle di sabbia desertica in sospensione. La situazione barica che la contraddistingue è una alta pressione sulle sopra dette regioni.

Struttura termica delle masse d'aria.

Dal punto di vista termodinamico le masse d’aria si dividono in masse d’aria fredde e in masse d’aria calde. Le prime sono in genere instabili alle latitudini medie, le seconde stabili. La conoscenza del gradiente termico verticale è fondamentale al fine di conoscere se una massa d’aria è stabile o instabile. Come già accennato in precedenza le masse di aria che si spostano verso sud si comportano come masse d'aria fredde, al contrario quelle che si spostano verso nord si comportano come masse di aria calde.

La struttura termica di una massa di aria fredda è molto stabile nei luoghi di origine; quando la lascia si riscalda dal basso verso l’alto man mano che discende verso latitudini più basse. Questo genera moti convettivi che possono renderla instabile. In conseguenza di tali moti , sia termici che dinamici, si hanno violente precipitazioni e la formazione di nubi a carattere cumuliforme. Le masse d’aria calde, al contrario di quelle fredde, sono instabili nei luoghi di origine , via via che si spostano a latitudini più elevate , si raffreddano dal basso verso l’alto. Ne consegue uno smorzamento dei moti convettivi e la massa d’aria di conseguenza diventa stabile.

Antonio Andrea Lubello

Bibliografia:

M Giuliacci Manuale di meteorologia

M Giuliacci La Previsione Meteorologica

Bellofiore , Corazzon , A. Giuliacci La meteorologia in mare

S. Sannino Meteorologia Nautica

S. Abate Lezioni di meteorologia Generale

W Eichenberger Elementi di Meteorologia

B. Rossi Meteorologia Nautica Generale e Sinottica

Joint Aviation Authorities AirlineTransport ecc. 050 Meteorology

E. Bernacca Che tempo farà

G. Caroselli Il tempo per tutti

A. Watts Il manuale del meteorologo