Manuale di volo libero (2001)

Capitolo 3 - APPUNTI DI AERODINAMICA

• Due parole sul manuale

CARICO ALARE E FATTORI

• L'organizzazione

• Elementi legislativi

DI CARICO

• Appunti di aerodinamica

• Considerazioni generali

• L'ala teorica

Il carico alare è semplicemente il numero di Kg che ogni metro quadrato di vela deve

• L'angolo di incidenza

"portare in volo". Per conoscerlo esattamente è dunque sufficiente dividere il peso

complessivo della "macchina volante" (pilota+imbrago+ala) per la superficie proiettata. I

• La forza aerodinamica

grandi carichi alari sono tipici dei velivoli estremamente veloci: è infatti necessaria un

• Le formule e i diagrammi

bella velocità per sviluppare una portanza dell'ordine dei quintali per mq, il tipico carico

• Stallo

alare di un jet da combattimento.

• Carico alare

I piccoli aerei da turismo, ben più lenti, volano con carichi alari di 50-80 Kg/mq. Non ci

• La virata coordinata

stupiremo, dunque, di trovare i lentissimi deltaplani e gli ancor più lenti parapendio ai

• Effetto suolo

livelli minimi della scala, con circa 8 e 4 Kg/mq rispettivamente.

• L'allungamento

La aerodinamica classica insegna che un maggior carico alare protegge dalle

turbolenze (un volo in turbolenza su un DC10 senza passeggeri sarà più "duro" di un

• Cenni di meteorologia

volo sullo stesso apparecchio a pieno carico). Tuttavia, proprio per la loro notevole

• Il volo col deltaplano

lentezza, le ali da Volo Libero risentono meno della turbolenza rispetto a quanto questa

• Il volo col parapendio

regola lascerebbe supporre: essi, anzichè attraversarla in linea retta, subendone le enormi

sollecitazioni, seguono la turbolenza (ne vengono trasportati) e questo riduce di molto gli

• Paracadute e strumenti

effetti negativi.

• L'arte del veleggiare

D'altro canto sono proprio la lentezza ed il basso carico alare delle nostre ali ne limitano

• Cenni di fisiologia

l'impiego a condizioni meteorologiche "tranquille".

Vi sono due modi per variare il carico alare, volando con una stessa ala:

• Correzioni e suggerimenti

●

Aggiungere peso (zavorrare, trasportare un passeggero) determinando un

• Volate a volandia

aumento di carico "costante";

● Compiere manovre che inducono un aumento "temporaneo" del carico.

AUMENTO "COSTANTE"

In questo caso l'aumentato carico fa sentire i suoi effetti durante tutto il volo. La

aerodinamica insegna che, su un'ala ideale (che non flette), il maggior carico alare ha

l'effetto di innalzare tutta la gamma delle velocità, mentre non cambiano gli angoli di

incidenza. Per capirci facciamo un paio di esempi.

ANGOLO DI INCIDENZA E VELOCITÀ DI STALLO

Supponiamo che un'ala possa volare (sia pur pericolosamente vicina allo stallo) con un

angolo di incidenza pari a 27 gradi. Tale angolo non varia al variare del carico alare, ma

varia invece la velocità alla quale il mezzo vola con questo angolo di incidenza: quando

l'ala è poco caricata volerà (tenendo l'incidenza a 27 gradi) a 30 Km/h; invece, con carico

massimo (zavorra o passeggero),pur mantenendo la stessa incidenza (27 gradi), la

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velocità sarà di 35-40 Km/h. In nessun caso è possibile rallentare ulteriormente (cioè

superare i 27 gradi di incidenza); indipendentemente dalla velocità di volo, lo stallo ci

attende, sicuro come poche altre cose al mondo. Ecco perchè si afferma che,

aumentando il carico alare aumenta la velocità di stallo.

MASSIMA EFFICIENZA

Supponiamo che la nostra ala ideale (che non flette) abbia un'efficenza massima di 8:1;

questo significa che, volando con un angolo di incidenza opportuno (ad esempio 16

gradi), è possibile, in aria calma, avanzare di 8 metri per ogni metro di quota perduto.

Come vedete non abbiamo parlato di velocità, proprio perchè quest'ultima dipende dal

carico alare: tenendo costante l'angolo a 16 gradi, con il minimo carico la velocità sarà di

38 Km/h, mentre a carico massimo la velocità potrà essere di 45-48 Km/h. In entrambi i

casi, però, l'angolo di incidenza (16 gradi) e la massima efficienza (8:1) non cambiano.

Ecco perchè si afferma che, aumentando il carico alare, aumenta la velocità di

massima efficienza, ma non l'efficienza massima ottenibile.

Sarà ora più chiaro il motivo per cui non è molto corretto parlare di "velocità di stallo" o

di "velocità di massima efficienza": il valore esatto di tali (e delle altre) velocità dipende

dal carico. Molto più esatto è il riferirsi a qualcosa che rimane costante,

indipendentemente dal carico, e cioè all'angolo di incidenza!

AUMENTO "TEMPORANEO"

Un discorso differente deve essere compiuto per le variazioni temporanee del carico

alare che conseguono a manovre particolari. Quando un ala vola in volo planato

uniforme e trasportando un carico "normale" (cioè compreso nei carichi indicati dal

progettista), si dice che essa sta volando ad 1G. In altri termini, la forza peso che grava

sulle ali e sulla struttura è soltanto quella dovuta alla forza di gravità (da cui G, appunto).

Immaginiamo ora che il nostro pilota compia una ripida picchiata e, subito dopo, una

cabrata, graduale ma decisa. Esso compirà una traiettoria circolare, su un piano verticale.

Ebbene, per qualche istante il nostro pilota è sottoposto anche ad una forza centrifuga,

che si somma a quella di gravità. Il suo peso apparente dunque aumenta, e può perfino

raddoppiare o triplicare, giungendo a 2 o 3 G (due o tre volte il peso dovuto alla forza di

gravità). Per questo, in alcune manovre "spericolate" (ad esempio nelle spirali strette o

nei wing-over), il pilota sente il proprio corpo "schiacciato" contro l'imbrago. Se potesse

"pesarsi" in quel momento scoprirebbe valori di 150-250 Kg, ed anche di più. E' dunque

evidente che un'ala idonea al trasporto di 100 Kg di carico deve poter comunque resistere

agli aumenti di peso apparente che un volo può comportare. Ecco quindi che, i

costruttori, parlano di G: un'ala certificata per sopportare 6 G può dunque sopportare 6

volte il peso massimo trasportabile. 6 G sono in genere più che sufficienti nel Volo

Libero, dal momento che l'uomo, senza strumenti particolari e senza allenamenti

specifici, sopporta con difficoltà accelerazioni di 4 G e, a 5 G, perde conoscenza. Un

aumento di peso apparente, come vedremo, si verifica anche durante la virata, e tale

aumento è proporzionale alla velocità ed alla inclinazione (maggiore velocità e maggiore

inclinazione=maggiore aumento di G).

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Capitolo 3 - APPUNTI DI AERODINAMICA

• Due parole sul manuale

LA VIRATA COORDINATA

• L'organizzazione

• Elementi legislativi

• Appunti di aerodinamica

Più ancora che nel volo rettilineo, in virata

diventano notevoli le differenze di

• Considerazioni generali

comportamento tra le ali leggere

• L'ala teorica

(deltaplani e parapendio) ed i più

• L'angolo di incidenza

tradizionali velivoli (alianti ed aerei);

• La forza aerodinamica

tuttavia, anche in questo caso, solo una

• Le formule e i diagrammi

buona conoscenza delle regole generali

• Stallo

potrà permetterci di comprendere cosa

• Carico alare

avviene nei casi particolari rappresentati

dal Volo Libero.

• La virata coordinata

Spesso chi è digiuno di volo è portato a

• Effetto suolo

pensare che per compiere una virata sia

• L'allungamento

sufficiente inclinare l'apparecchio (metterlo

• Cenni di meteorologia

in rollio) dalla parte desiderata. In

alternativa (ed altrettanto erroneamente) si

• Il volo col deltaplano

può ritenere che le virate possano essere

• Il volo col parapendio

controllate, negli aerei, spostando il timone

• Paracadute e strumenti

di direzione (quello posto verticalmente

sulla coda). Per rendersi conto di quanto

• L'arte del veleggiare

questi concetti, falsamente "intuitivi",

• Cenni di fisiologia

siano errati, basta pensare ad un jet

acrobatico che, volando ad elevata velocità

• Correzioni e suggerimenti

lungo una traiettoria rettilinea, esegua

Figura 3-21. Il semplice rollio non determina una virata: è

necessario anche cabrare.

• Volate a volandia

improvvisamente un giro completo attorno

alla sua fusoliera (un rollio di 360 gradi)

senza deviare di un metro la sua traiettoria. Evidentemente il rollio da solo non

determina una virata.

In realtà, l'unico modo per ottenere una traiettoria curvilinea è quello di cabrare (con la

notevole eccezione costituita dal parapendio): immaginiamo una ripida picchiata, durante

la quale il nostro velivolo acquista una notevole velocità; se il pilota cabra

progressivamente, la sua traiettoria, vista di fianco, diviene curviliniea e l'ala tende a

risalire verso l'alto. Piloti esperti, al comando di apparecchi idonei (alianti od aerei

acrobatici), sono in grado di compiere un giro della morte (il famoso looping che, nei

casi meglio riusciti, è un cerchio perfetto!). Quindi, cabrando durante un volo rettilineo,

si ottiene una curva diretta verso l'alto.

Per ottenere una curva verso destra si dovrà allora:

1. disporre in un certo margine di velocità (la virata richiede maggiore velocità

rispetto al volo rettilineo);

2. mettere l'ala in rollio verso destra;

3. cabrare

Dopo questa prima "spiegazione empirica", entriamo in maggior dettaglio nei "segreti"

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della virata coordinata.

EQUILIBRIO DELLE FORZE

DURANTE LA VIRATA

In una virata coordinata le due operazioni (rollio e cabrata) non sono in successione, ma

vengono attuate pressochè contemporaneamente. Tuttavia, per semplicità, nella

descrizione che segue, immaginiamo di poter spezzare le diverse fasi della virata in

momenti successivi, ed esaminiamo cosa accade alle forze in gioco, momento per

momento.

PRESA DI VELOCITÀ (IN VOLO RETTILINEO

UNIFORME)

Le ragioni che richiedono una certa

riserva di velocità prima di entrare in

virata sono numerose, e giocano ruoli

differenti nei diversi velivoli.

1. In virata l'ala interna vola più

lentamente e ad un maggior angolo di

incidenza rispetto a quella esterna (e

dunque più lentamente della velocità

media dell'apparecchio): una riserva di

velocità servirà a garantire (specie sui

velivoli lenti) che anche l'ala interna resti

al di sopra della velocità minima di

sostentamento (o, se preferite, che

l'angolo di incidenza resti inferiore a

quello di stallo).

2. Durante la virata si determina, come

vedremo, un aumento del peso

apparente (dovuto al generarsi della

forza centrifuga). Il maggior carico alare

determina un aumento di tutte le

velocità, compresa quella minima di

sostentamento, ed è quindi

indispensabile premunirsi di un po' di

velocità in più.

3. Alle basse velocità gli apparecchi

rispondono più lentamente (con un

maggior tempo di latenza); una presa di

velocità renderà più semplice e più

controllabile la messa in rollio

dell'apparecchio stesso.

Dal momento che esiste una

Figura 3-22. La cabrata ha l'effetto di riequilibrare le forze

proporzionalità tra raggio di virata,

impedendo la scivolata d'ala.

inclinazione dell'apparecchio e velocità

necessaria, diventa possibile stabilire

queste (forse troppo semplici) regole:

● desiderando compiere una virata ampia, non sarà necessario inclinare troppo l'ala,

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nè acquisire una forte riserva di velocità;

desiderando compiere una virata stretta, si dovrà inclinare notevolmente

●

l'apparecchio e la riserva di velocità (da acquisire prima del rollio) dovrà essere

sostanziosa.

Torniamo ora al nostro velivolo (che ha già acquisito la velocità necessaria per la

successiva virata) esaminandolo da dietro. Ritroviamo, paro paro, le due forze

fondamentali (forza aerodinamica e forza peso), allineate e contrapposte. Pensiamo ora

alle loro componenti: quelle verticali (portanza e peso apparente) coincidono

perfettamente (in questa prospettiva) con la portanza e con il peso, mentre non siamo più

in grado di distinguere le componenti "orizzontali" (resistenza e spinta) che, per fortuna,

non ci interessano gran che in questa fase.

ROLLIO

Quando l'apparecchio si inclina, la portanza (che è sempre perpendicolare ai piani alari)

si inclina anch'essa. Il peso invece no: esso è sempre rivolto verso il basso, rispondendo

al richiamo di madre Terra.

Le forze non sono più equilibrate e, scomponendo la portanza secondo due assi, uno

verticale ed uno orizzontale, ci accorgiamo che:

1. la componente verticale della portanza (inferiore rispetto alla portanza stessa)

non basta più a controbilanciare esattamente il peso; l'apparecchio tenderà

quindi a scendere maggiormente;

2. esiste una forza, diretta verso l'interno della virata, che non è in alcun modo

controbilanciata: si tratta della forza centripeta (=verso il centro) che

determinerà uno spostamento dell'apparecchio, appunto verso il centro.

Quindi, per effetto di tale sbilanciamento, l'apparecchio posto in rollio, tende a "cadere"

verso il basso e verso l'interno: in altri termini si è generata una scivolata d'ala!

CABRATA IN VIRATA

Vediamo ora cosa accade se, oltre a porre l'ala in rollio, eseguiamo una cabrata:

la traiettoria, come abbiamo visto prima, diviene circolare, e si genera dunque

●

una forza che è sempre presente in questo tipo di movimento: la forza centrifuga

(=che fugge dal centro). La forza centrifuga ha, sul peso, due effetti: determina

un aumento del peso apparente (freccia più lunga) e, soprattutto, lo riallinea

alla portanza;

il peso, una volta "riallineato", può essere anch'esso scomposto in due forze, una

●

diretta verso il basso (componente verticale del peso) ed una verso l'esterno

(chiamata semplicemente forza centrifuga);

la cabrata stessa (che è un aumento dell'angolo di incidenza) determina un

●

aumento di portanza che compensa esattamente l'aumento di peso apparente.

Le quattro forze appena considerate si bilanciano a due a due: la componente verticale

della portanza è ora sufficiente a controbilanciare il peso reale, mentre la neonata forza

centrifuga controbilancia la forza centripeta.

Il magico risultato è una virata coordinata, senza scivolate, che genera l'impressione di

essere "appesi" al cerchio che l'ala disegna nel cielo; se la virata è accentuata diventerà

ben percepibile anche l'aumento di peso apparente e potremo sentirci maggiormente

"incollati al sellino", o meglio all'imbrago.

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PRESA DI VELOCITÀ PER IL RIENTRO DALLA

VIRATA

Ma come, penserà qualcuno, se per iniziare una virata bisogna accelerare, per uscirne si

dovrà rallentare, o no? No!

Non dimentichiamo, infatti, che dopo la presa di velocità, abbiamo anche effettuato una

cabrata (aumento dell'angolo di incidenza) e quindi, un ritorno alla orizzontalità con un

angolo di incidenza troppo elevato, potrebbe farci trovare di colpo in pieno stallo: è

dunque indispensabile picchiare leggermente per tornare ad un angolo di incidenza

compatibile con il volo rettilineo uniforme.

Inoltre, anche in questo caso, la velocità si traduce in una maggiore maneggevolezza, che

renderà più semplice ripristinare l'orizzontalità dell'apparecchio.

ERRORI IN VIRATA E LORO RECUPERO

Rimandando ai rispettivi capitoli la trattazione specifica del recupero degli errori in

deltaplano o in parapendio, limitiamoci per ora a comprendere le cause aerodinamiche

delle due situazioni che si verificano: la scivolata d'ala e lo stallo d'ala.

SCIVOLATA D'ALA

Della scivolata d'ala e delle cause che la determinano abbiamo già parlato: si tratta di un

rollio non sufficientemente "compensato" dall'aumento di incidenza (insufficiente

cabrata in rollio). Essa è determinata da due forze (forza centripeta e prevalenza della

forza peso) che, non essendo controbilanciate, determinano una "caduta" dell'ala verso il

basso ed all'interno. Il recupero, almeno teoricamente, è semplice: cabrare!

STALLO D'ALA

Al contrario, se la cabrata in virata è eccessiva (oppure se non disponevamo di una

riserva sufficiente di velocità prima di iniziare il rollio) accade che l'ala interna entra in

stallo, mentre quella esterna continua a volare. Lo stallo d'ala, drammaticamente noto ai

piloti con il nome di "vite", è una condizione che si automantiene: l'ala che vola,

rimasta la sola a sopportare tutto il peso, è infatti maggiormente caricata ed accelera

ulteriormente, esasperando il movimento rotatorio. D'altro canto tutti i tentativi di

risollevare l'ala stallata non possono avere successo, dal momento che, proprio perchè in

stallo, non risponde ai comandi con variazioni di portanza.

La soluzione è dunque soltanto una: prima rimettere in volo l'ala stallata e solo

successivamente ripristinare l'orizzontalità.

Per fare questo si punta la chiglia dell'apparecchio verso il basso (picchiando) e verso

l'interno (e non l'esterno !) della curva, fino a che l'aria riprende a scorrere su entrambe

le ali (fine della rotazione). Soltanto a questo punto diviene possibile controllare di

nuovo l'apparecchio e fargli fare ciò che desideriamo. È utile sottolineare che qualsiasi

altro tentativo (ad esempio rallentare o virare in senso contrario alla vite) ottiene l'unico

risultato di caricare ulteriormente l'ala che già vola, peggiorando la situazione.

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Capitolo 3 - APPUNTI DI AERODINAMICA

• Due parole sul

manuale

EFFETTO SUOLO

• L'organizzazione

• Elementi

Con questo termine si esprime un fenomeno preciso: il notevole aumento di efficienza che si

legislativi

osserva volando molto vicini al suolo (cosa che ai veleggiatori accade soltanto in decollo e,

• Appunti di

soprattutto, in atterraggio).

aerodinamica

Se l'efficienza è data dal rapporto tra portanza e resistenza, due sono le possibilità perchè essa

aumenti: o aumenta la portanza oppure si riduce la resistenza. Ebbene, in prossimità del suolo non

• Considerazioni

generali

accade nulla che possa suggerire un aumento di portanza, quindi l'effetto suolo dipende da una

riduzione della resistenza. Effettivamente, in prossimità del suolo, la resistenza indotta (proprio

• L'ala teorica

il tipo di resistenza che si fa sentire alle basse velocità) diminuisce drasticamente: questo dipende

• L'angolo di

dal fatto che la formazione dei vortici non può avere luogo, in modo completo, proprio per la

incidenza

vicinanza del terreno. In termini pratici, l'effetto suolo, già percepibile a 8-10 mt da terra ed

• La forza

evidente a 3-5 mt, allunga la traiettoria di atterraggio, anche di parecchi metri, rispetto a quella

aerodinamica

prevedibile in assenza di tale effetto.

• Le formule e i

Per la notevole distanza tra ala e pilota, il parapendio risente solo marginalmente di tale effetto.

diagrammi

• Stallo

• Carico alare

• La virata

coordinata

• Effetto suolo

• L'allungamento

• Cenni di

meteorologia

• Il volo col

deltaplano

Figura 3-23. L'effetto suolo "allunga" notevolmente la traiettoria finale durante l'atterraggio

• Il volo col

parapendio

• Paracadute e

strumenti

• L'arte del

veleggiare

• Cenni di

fisiologia

• Correzioni e

suggerimenti

• Volate a volandia

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Capitolo 3 - APPUNTI DI AERODINAMICA

• Due parole sul

manuale

VOLARE LENTISSIMI E

• L'organizzazione

• Elementi

L'ALLUNGAMENTO

legislativi

• Appunti di

Confrontando i primi deltaplani e i primi parapendio con quelli attuali si nota che è andato

aerodinamica

progressivamente crescendo l'allungamento. Perchè?

• Considerazioni

Perchè un'ala allungata è più efficiente alle basse velocità rispetto ad un'ala tozza.

generali

Supponiamo di voler costruire un'ala dotata di 20 mq di superficie. Abbiamo, ovviamente, molte

• L'ala teorica

possibilità progettuali e consideriamone due agli antipodi (Fig. 3-24):

• L'angolo di

● un'ala di 5x4 metri (allungamento=5/4=1,25)

incidenza

• La forza

● un'ala di 1x20 metri (allungamento=20/1=20)

aerodinamica

Queste due ali avranno polari molto differenti (avranno cioè valori di Cp e Cr molto diversi tra

• Le formule e i

loro), ma non è detto che una sia senz'altro migliore dell'altra. Limitiamo le nostre considerazioni

diagrammi

alla resistenza offerta all'aria. La resistenza di forma è di gran lunga superiore nell'ala più allungata

• Stallo

(che espone al vento una superficie molto maggiore: una "lista" lunga ben 20 metri): questo

• Carico alare

significa che tale ala è penalizzata alle alte velocità, quando la resistenza di forma fa sentire

• La virata

fortemente il suo effetto.

coordinata

Al contrario la resistenza indotta è molto inferiore nell'ala allungata che offrirà dunque sensibili

• Effetto suolo

vantaggi nelle condizioni in cui la resistenza indotta fa sentire i suoi effetti massimi: vale a dire alle

• L'allungamento

basse velocità.

In altre parole, progettando un'ala per le basse velocità tenteremo di ridurre la resistenza indotta,

• Cenni di

anche a costo di "sovraccaricare" la sua resistenza di forma (i cui effetti dannosi non sentiremo mai

meteorologia

in pieno, poichè l'ala non volerà mai sufficientemente veloce).

• Il volo col

Già sappiamo che ridurre la resistenza, a parità di portanza, significa incrementare l'efficienza: è

deltaplano

proprio questo l'obbiettivo dei costruttori di ali (lente) molto allungate.

• Il volo col

Una volta capito il trucco si potrebbe esagerare: tenendo buono l'esempio di cui sopra, potremmo

parapendio

costruire un'ala di 200 mt x 10 cm (superficie 20 mq, allungamento=200/0,10=2000). Questo

esempio, volutamente irrealizzabile, è molto utile nel chiarire i limiti di un eccessivo allungamento,

• Paracadute e

che sono due: uno strutturale ed uno connesso alla manovrabilità.

strumenti

Il limite strutturale dipende dal fatto che le semiali lunghe trasmettono alla struttura portante le

• L'arte del

sollecitazioni ricevute, amplificandole secondo il noto principio delle leve. Una sollecitazione

veleggiare

sull'estremità alare di un apparecchio molto allungato si traduce in uno sforzo strutturale molto

• Cenni di

maggiore rispetto a quella di un apparecchio più tozzo.

fisiologia

Il limite di manovrabilità, sempre presente, si manifesta in modo differente a seconda del tipo di

pilotaggio:

• Correzioni e

●

nei deltaplani, che si pilotano a spostamento di peso, aumentare l'allungamento significa

suggerimenti

ridurre, in modo relativo, le possibilità di spostamento del peso del pilota. Se il pilota può

• Volate a volandia

spostarsi, al massimo, di 160 cm. significa che ha un'escursione pari al 20% di un'ala con

apertura di 8 metri, ma solo del 5% se l'ala ha apertura di 32;

esasperare l'allungamento significa aumentare la differenza di velocità tra le estremità alari

●

in virata. Poichè il parapendio è, in assoluto, la "macchina volante" più lenta, è anche quella

che rischia maggiormente di trovarsi, in virata, con un ala "troppo lenta" se non addirittura

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ferma (specie se l'ala è stata progettata in modo da inclinarsi il meno possibile durante una

virata).

Da ultimo una possibile (ma errata) obiezione: come mai gli alianti, molto più veloci di noi, sono

ancora più allungati? Non avrebbero convenienza, data la loro velocità massima (oltre 250 Km/h)

ad avere forme più "tozze"?.

No! Prima dell'avvento del Volo Libero gli alianti erano di gran lunga i velivoli più lenti, e lenti

rimangono, secondo i criteri dell'aerodinamica.

Noi siamo lentissimi. Saremmo quindi noi a doverci "allungare" ancora di più rispetto ad un

aliante, ma i limiti sopra esposti lasciano presagire che, salvo "miracoli progettuali" siano già stati

raggiunti i limiti massimi di allungamento.

Figura 3-24. L'allungamento riduce la resistenza indotta: tale effetto è particolarmente rilevante per gli apparecchi che volano a

basse velocità.

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Capitolo 4 - CENNI DI METEOROLOGIA

• Due parole sul manuale

• L'organizzazione

L'atmosfera che circonda la terra è un'enorme massa di gas, sempre in movimento, dai

capricci della quale dipendono cose importanti come inondazioni o siccità, ma anche

• Elementi legislativi

cose più "banali" come un'altra domenica di pioggia oppure uno stupendo giorno di volo.

• Appunti di aerodinamica

• Cenni di meteorologia

La meteorologia osserva e studia queste masse gassose con lo scopo di comprenderne i

meccanismi e di prevederne le evoluzioni.

• Considerazioni generali

Più precisamente è possibile distinguere quattro "discipline", fortemente connesse, che si

• La terra ed i gradienti

occupano di argomenti differenti.

• La trasformazione adiabatica

• Quanto sale la bolla?

La meteorologia vera e propria, che studia i movimenti delle grandi masse, è quella più

• Le ascendenze

nota: effettua previsioni a livello mondiale o continentale, può dirci molto

• I gradienti di vento ed il

sull'evoluzione generale del tempo, ma poco o nulla su ciò che accade in singole località.

wind-share

Più interessante, per noi, è l'aerologia, che si occupa di masse d'aria più piccole (fino a

• I cumuli e le altre nubi

qualche chilometro) e ne studia il comportamento in condizioni particolari (interazioni

• I grandi venti

tra vento e rilievi, formazione dei singoli cumuli, eccetera).

• Direzione ed intensità dei

venti

Scendendo ancora incontriamo la microclimatologia, che studia gli strati più bassi

• Elementi di previsione del

dell'aria (fino a qualche decina di metri dal suolo): come vedremo è la microclimatologia

tempo

che ci spiega come e perchè si formano e si distaccano le termiche, come mai esistono le

brezze di valle e di mare, e così via.

• Il volo col deltaplano

• Il volo col parapendio

Infine, cambiando registro, esiste la climatologia, che si riferisce invece a regioni o

nazioni specifiche delle quali studia le particolarità tipiche delle zone considerate. È

• Paracadute e strumenti

molto importante anticipare che, per il vololiberista, esistono (almeno) due differenti

• L'arte del veleggiare

ragioni per studiare la meteorologia globalmente intesa: sicurezza e praticità.

• Cenni di fisiologia

• Correzioni e suggerimenti

SICUREZZA

• Volate a volandia

La prima è connessa con la sicurezza del volo e con la sopravvivenza stessa del pilota.

Come abbiamo già visto, infatti, le ali da Volo Libero hanno raggiunto un grado di

sicurezza strutturale più che soddisfacente per l'impiego cui sono destinate. Non

possono, però, essere considerate "sicure in assoluto" (nemmeno un Boeing in un forte

temporale lo è). Consentono invece di volare in un ambito preciso e definito di

condizioni meteorologiche e aereologiche, che bisogna pertanto conoscere bene.

Anticipiamo subito quali condizioni non sono compatibili con il Volo Libero:

●

@PALLINO = venti (sinottici o locali) superiori alla velocità di massima

efficienza dell'ala;

@PALLINO = forti turbolenze e disordinati moti verticali (rotori, zone di

●

sottovento, cascate d'aria dei ghiacciai, eccetera);

@PALLINO = pericolo di degenerazione temporalesca (cumuli ad elevato

●

sviluppo verticale, cumulo-nembi in formazione od in vista, arrivo di

perturbazioni veloci).

http:///meteo/meteo01.asp (1 of 6) [11/06/2001 14.53.57]

PRATICITÀ

La seconda ragione per studiare la meteorologia, invece, è connessa con aspetti di

praticità: è un peccato preparare un bel volo e recarsi al decollo per poi accorgersi che le

possibilità sono scarse o inesistenti. Si tratta dunque della capacità di prevedere il

tempo: da questo punto di vista la meteorologia può dirci molto, ma non tutto; in

particolari momenti il nostro ambiente è ancora imprevedibile, ed in larga misura

imprevisto; tuttavia, armati delle poche nozioni esposte qui di seguito, leggendo spesso

le cartine bariche ed osservando l'evoluzione delle giornate, chiunque può conoscere

meglio le condizioni meteo della sua zona e ridurre notevolmente il numero di "errori" di

valutazione (in altre parole ci si può costruire una certa reputazione agli occhi del vicino

di casa medio).

CONCETTI UTILIZZATI NEL

CAPITOLO

Come già facemmo per l'aerodinamica, anche per lo

studio della meteorologia dobbiamo acquisire una serie

di definizioni e di termini prima di poter entrare nel

"vivo" della materia.

PRESSIONE

L'abbiamo conosciuta in aerodinamica e diremo solo

che quella atmosferica ha un valore medio di 760 mm

di Mercurio (mm/Hg), quando misurata sul livello del

mare. Nel 1914 si introdusse il millibar (mb): i 760 mm

Hg corrispondono a 1013 mb (per passare dalla prima

alla seconda misura basta applicare un fattore di 4/3).

Più recentemente ha fatto la sua comparsa un'altra (e

speriamo ultima) unità di misura, che ha valore

internazionale: il Pascal (Pa). Siccome si tratta di

un'unità "piccola", viene usato l'ectopascal (hPa) pari a

Figura 4-1. La pressione atmosferica

100 Pascal. Per fortuna 1 ectopascal corrisponde ad 1

esercita il suo effetto su tutte le superfici.

millibar, e le conversioni sono dunque molto semplici.

Lo strumento che misura la pressione è il barometro, il

cui funzionamento è trattato nel capitolo che parla degli strumenti di volo (l'altimetro è

un barometro!).

TEMPERATURA

La temperatura esprime l'energia cinetica delle molecole di un corpo e si manifesta con

le sensazioni di caldo e di freddo note ad ognuno di noi.

Consideriamo un pezzo di ferro. Esso, contrariamente alle apparenze, è formato da

numerosissimi "pezzettini" in continua agitazione. La temperatura misura proprio questa

agitazione. Immaginiamo che i "pezzettini" siano assolutamente immobili: la

temperatura sarà un bello zero assoluto (pari a circa -273 gradi centigradi); questa

temperatura, per noi impossibile anche da immaginare, è molto più diffusa di quanto si

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pensi: negli enormi spazi interstellari fa, infatti, piuttosto freddo.

Noi terrestri, che riceviamo calore sia dal sole che dal centro della terra, siamo abituati a

temperature ben superiori e preferiamo utilizzare una scala diversa da quella assoluta: la

scala Celsius, che misura la temperatura in gradi centigradi.

Arbitrariamente abbiamo stabilito che, la particolare temperatura alla quale l'acqua gela

vale 0 gradi centigradi (0° C), mentre quella alla quale la stessa acqua entra in

ebollizione vale 100° C.

Come già visto per la pressione, anche per la temperatura si può parlare allora di valori

negativi (inferiori a 0° C) o positivi (superiori a 0° C).

Anche se, dalla scoperta del fuoco, siamo diventati dei maestri nel trasferire calore

(scaldare corpi freddi, raffreddare corpi caldi), non tutti sanno con precisione in quali

modi differenti (ben 4) il calore può trasferirsi da una zona all'altra o da un corpo

all'altro.

LE 4 MODALITÀ DI TRASMISSIONE DEL CALORE

Radiazione o irraggiamento

Si tratta del trasferimento di

calore per mezzo di raggi

ondulatori, in particolare

ricordiamo che sono i raggi

infrarossi quelli responsabili

degli effetti termici della luce

solare. La terra viene riscaldata

dal sole per irraggiamento.

Conduzione

È il trasferimento di calore per

contatto diretto tra corpo caldo e

corpo freddo. La carne nella

padella si scalda per conduzione,

ma anche l'aria che giace,

immobile, su una superficie più

calda (campo arato) acquista

calore per conduzione.

Convezione

È il trasferimento di calore per

mezzo di correnti verticali. In

una pentola d'acqua gli strati bassi

si scaldano per conduzione

(contatto con il fondo della

pentola); a questo punto iniziano a

salire e scaldano, mischiandosi ad

essi, gli strati alti; questa è la

convezione (è evidente che il

trasporto di calore per convezione

può essere effettuato solo da

fluidi, siano essi liquidi o gassosi,

ma non da solidi).

In una giornata con intensa attività

termica, gli strati di aria al di

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sopra dei 20-30 metri dal suolo si

scaldano per convezione.

Avvezione

È concettualmente simile alla

convezione, ma si verifica in

orizzontale anzichè in verticale.

Se nella convezione il trasporto

del calore avviene perchè gli strati

Figura 4-2. Le quattro modalità di trasmissione del calore.

più caldi tendono a salire,

l'avvezione necessita di una forza laterale che sposti le masse d'aria a diversa

temperatura. Tale forza è il vento, che può quindi trasferire calore da una parte all'altra

della superficie terrestre.

Lo strumento che misura la temperatura è il termometro, che sfrutta la proprietà che le

sostanze hanno di dilatarsi con il calore e di contrarsi con il freddo.

"LEGAMI" TRA PRESSIONE E

TEMPERATURA

Lo studio della fisica dei gas ha dimostrato che queste due grandezze sono strettamente

interdipendenti: comprimendo un gas questo si scalda, mentre alleggerendo la pressione

(dilatandolo) si raffredda. Pensiamo alla pompa per biciclette, nella quale avvengono

successive compressioni (ad ogni pompata): l'aria si scalda e scalda la pompa (come sa

chiunque abbia mai gonfiato in questo modo una gomma).

Naturalmente vale anche il contrario: riscaldando un gas aumenta la sua pressione e

raffreddandolo questa diminuisce.

Questo semplice rapporto è fondamentale per la comprensione dei fenomeni termici, in

aerologia.

UMIDITÀ (dell'aria)

L'acqua, come sappiamo, esiste in tre stati: solido (il ghiaccio), liquido (l'acqua appunto)

e gassoso (il vapore acqueo). Vale forse la pena di sottolineare che il vapore acqueo è un

gas trasparente e, per tale motivo, invisibile; le nubi, dunque, non sono fatte di vapore

acqueo: erano vapore acqueo, ma sono diventate acqua o ghiaccio (sottoforma di

minuscole goccioline sospese) e sono quindi diventate visibili.

L'aria che ci circonda contiene sempre, sia pur in misura maggiore o minore, del vapore

acqueo; infatti, se il passaggio tra acqua e ghiaccio (congelamento) avviene soltanto a

temperature molto prossime allo zero, il passaggio tra acqua e vapore acqueo

(evaporazione) avviene a tutte le temperature (i panni stesi si asciugano senza

bollire!).

L'umidità dell'aria indica proprio la quantità di acqua, sotto forma di vapore acqueo,

che è contenuta nell'aria in un dato momento.

La capacità dell'aria di "contenere" vapore acqueo non è però costante, ma varia con la

temperatura (a dire il vero varia anche con la pressione, ma per il momento possiamo

ignorare questo fatto): l'aria calda riesce a contenere più vapore acqueo di quella

fredda. Cosa succede comunque quando l'aria, ormai troppo "piena" di vapore acqueo

(si dice satura), non riesce a "contenerne" dell'altro? Succede che il vapore acqueo di

troppo condensa, tornando acqua.

Proprio per il fatto che l'aria è in grado di contenere quantità anche molto diverse di

vapore acqueo si utilizzano due parametri (anzichè uno solo) per misurare l'umidità: si

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parla, infatti, di umidità assoluta e di umidità relativa.

UMIDITÀ ASSOLUTA

È semplicemente la quantità totale di acqua (espressa in grammi) contenuta in una

unità di aria (ad es. un metrocubo); è una definizione facile da comprendere ma,

purtroppo, è meno utile di quella, più complessa, che segue.

UMIDITÀ RELATIVA

Per noi più importante, ci dice quanta

acqua è contenuta in una massa d'aria,

esprimendola come percentuale rispetto

al massimo contenibile da quella stessa

aria alla stessa temperatura.

Come al solito serviamoci di un esempio:

in una bottiglia piena di acqua per metà e

chiusa con un tappo, l'acqua tende ad

evaporare (cioè a trasformarsi in vapore

acqueo ed a passare nell'aria sovrastante)

e continua a farlo fino ad aver esaurito le

capacità dell'aria di contenere ulteriore

vapore acqueo. Dopo un po' di tempo,

Figura 4-3. L'umidità relativa varia al variare della

dunque, l'aria nella bottiglia diviene

temperatura.

satura: la sua umidità relativa è dunque

del 100% (l'aria contiene tutto il vapore

acqueo che è in grado di contenere a quella temperatura).

Durante questo processo, tuttavia, c'è sicuramente stato un momento nel quale l'aria

conteneva esattamente la metà del vapore acqueo in grado di saturarla.

A quel punto l'umidità relativa dell'aria nella bottiglia era del 50% (l'aria conteneva cioè

la metà del vapore acqueo che poteva contenere a quella temperatura).

Bene, ora vediamo la cosa da un secondo punto di vista. Immaginiamo di avere, nella

solita bottiglia, soltanto aria con umidità relativa del 50% e che la temperatura della

bottiglia (e dell'aria) sia di 30 gradi. Dal momento che non c'è altra acqua disponibile

l'umidità relativa non varia, a patto che non si cambi la temperatura.

Se invece abbassiamo la temperatura si abbasserà anche la capacità dell'aria di contenere

vapore acqueo: il vapore acqueo già presente costituisce ora una percentuale maggiore

rispetto a quella realmente contenibile; il risultato del nostro abbassamento di

temperatura è un aumento dell'umidità relativa (Fig. 4-3).

Continuando ad abbassare la temperatura si giunge ad un punto in cui la massima

quantità di vapore acqueo contenibile diventa uguale al vapore acqueo che già c'è (e che

rappresentava inizialmente soltanto il 50%). L'aria, a questo punto, è satura o, se

preferiamo, la sua umidità relativa è giunta al 100%, senza che sia mai stato aggiunto

vapore acqueo dall'esterno.

Per pura curiosità continuiamo ancora ad abbassare la temperatura: l'aria "non ce la fa

più" nemmeno a contenere il vapore acqueo già presente, ed una parte di questo

condensa, tornando acqua e diventando visibile (velo opaco sul vetro, goccioline).

Da quanto detto dovrebbe essere chiaro che, data una massa d'aria contenente una certa

quantità di vapore acqueo, è sempre possibile trovare una temperatura (per quanto

bassa) alla quale una parte del vapore acqueo condensa.

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Tale temperatura viene detta temperatura del punto di rugiada (o, più semplicemente,

punto di rugiada) ed è caratteristica di una particolare massa d'aria (di cui siano note

temperatura ed umidità relativa).

CALORE LATENTE DI CONDENSAZIONE

Focalizziamo ora la nostra attenzione su due passaggi cruciali: la trasformazione

dell'acqua in vapore acqueo (evaporazione) e il suo contrario, cioè la trasformazione del

vapore acqueo ad acqua (condensazione).

Si tratta di passaggi che comportano sempre scambi di calore; più precisamente:

l'evaporazione sottrae calore all'ambiente, mentre la condensazione lo restituisce.

Un modo (davvero molto artigianale) per conoscere la direzione del vento si fonda

proprio su questo principio: si infila un dito in bocca (per inumidirlo) e poi lo si alza

sopra la testa. Il vento proviene dal lato del dito che sente più freddo. Il metodo funziona

proprio perchè il lato esposto al vento subisce una evaporazione più intensa e, quindi, si

raffredda di più. Fin qui tutto bene, ma dov'è finito quel calore rubato al nostro dito?

Apparentemente è scomparso; esso verrà restituito nel preciso istante in cui (chissà

quando ed in quale parte del mondo) lo stesso vapore acqueo che ora si è formato,

condenserà. Fino a quel momento è una sorta di "cambiale di calore" che il vapore

acqueo deve al mondo.

Questo "calore che non c'è" viene detto calore latente di condensazione, ed è

proporzionale alla quantità assoluta di vapore acqueo presente nell'aria.

MISURAZIONI

Per misurare l'umidità assoluta si fanno passare

quantità note di aria in circuiti chiusi contenenti

sostanze in grado di assorbire il vapore acqueo

(igrometri). L'umidità relativa si misura invece

con lo psicrometro igrometrico, un nome

complicato per uno strumento molto semplice:si

tratta di due normali termometri affiancati; uno

dei due bulbi viene ricoperto con garza bagnata e

l'acqua evaporerà in misura maggiore o minore a

seconda della umidità relativa presente.

Evaporando sottrarrà calore al bulbo e quindi ad

uno dei due termometri: se i due termometri

segnano identiche temperature significa che non

c'è stata evaporazione e quindi l'aria circostante è

già satura (umidità relativa 100%); in caso

contrario la temperatura indicata dal termometro

Figura 4-4. Funzionamento dello psicrometro

con il bulbo bagnato sarà tanto più bassa quanto

igrometrico (la lettura dell'umidità relativa viene

minore è l'umidità relativa presente.

effettuata su apposite tabelle).

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Capitolo 4 - CENNI DI METEOROLOGIA

• Due parole sul manuale

LA TERRA ED I GRADIENTI

• L'organizzazione

• Elementi legislativi

CHE CI CIRCONDANO

• Appunti di aerodinamica

• Cenni di meteorologia

• Considerazioni generali

• La terra ed i gradienti

La Terra è una sfera, un poco schiacciata ai

• La trasformazione adiabatica

poli, il cui asse è lievemente inclinato:

• Quanto sale la bolla?

questa inclinazione da luogo all'alternarsi

• Le ascendenze

delle stagioni.

• I gradienti di vento ed il

wind-share

La Terra viene convenzionalmente

• I cumuli e le altre nubi

suddivisa da linee immaginarie tracciate

sulla sua superficie: i meridiani ed i

• I grandi venti

paralleli.

• Direzione ed intensità dei

venti

Meridiani

• Elementi di previsione del

Sono cerchi di uguale diametro passanti

tempo

per i due poli. Hanno una stretta relazione

• Il volo col deltaplano

con i fusi orari ed il meridiano di

riferimento è quello passante per la

• Il volo col parapendio

stazione meteorologica di Greenwich. I

• Paracadute e strumenti

Figura 4-5. Meridiani e paralleli.

meridiani determinano la longitudine.

• L'arte del veleggiare

• Cenni di fisiologia

Paralleli

Sono cerchi paralleli (appunto) tra loro, ma di differente diametro. Il parallelo

• Correzioni e suggerimenti

fondamentale (0) corrisponde all'equatore terrestre. I paralleli determinano la latitudine.

• Volate a volandia

L'Italia risulta compresa tra il 7° (ovest di Torino) ed il 18° meridiano (a est di Lecce) e

tra il 47° (Trentino Alto Adige) ed il 37° parallelo (Pantelleria).

I GRADIENTI

Il pilota di Volo Libero incontra spesso gradienti di ogni tipo e vale quindi la pena di

chiarirsi bene le idee sul significato di questa parola. Gradiente (letteralmente,

"avanzante") significa "che cambia in modo graduale" e, anzi, indica con precisione di

quanto (qualcosa) cambia in modo graduale.

Il passaggio tra la casella bianca e quella nera in una scacchiera non segue un gradiente

(il passaggio è netto e non graduale) mentre l'intensità della luce, all'alba, cresce secondo

un gradiente definito (una certa luminosità in più per ogni minuto che passa).

È dunque evidente che il termine gradiente non può essere utilizzato da solo, ma deve

essere accompagnato da qualche altro termine che ci spieghi che cosa "varia in modo

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graduale".

Si potrà allora parlare di gradienti di vento, di temperatura, di pressione, di luce, di

colore, di suono e chi più ne ha più ne metta.

Il pilota di Volo Libero deve conoscerne molto bene alcuni e, più precisamente: il

gradiente termico, il gradiente pressorio (o barico) ed i gradienti adiabatici, illustrati qui

di seguito, nonchè il gradiente di vento, di cui parleremo più avanti.

GRADIENTE TERMICO

La terra riceve calore dal sole, i cui

raggi attraversano l'atmosfera e

riscaldano il suolo (lo riscaldano per

irradiazione); il suolo, a sua volta,

riscalda l'aria che vi poggia sopra (per

conduzione); questa aria più calda

sale e porta il suo calore agli strati più

alti (che si scaldano quindi per

convezione).

Ecco perchè, nell'atmosfera terrestre,

esiste un gradiente termico verticale:

l'aria è più calda negli strati bassi ed è

via via più fredda negli strati più alti.

Anche se la diminuzione di

temperatura varia da zona a zona e di

giorno in giorno, si può affermare

che, nelle zone temperate, la

diminuzione media osservata è di

0,65° C ogni 100 metri.

Figura 4-6. Formazione del gradiente termico verticale

Questo (0,65°C/100m) è dunque il

dell'atmosfera.

valore medio (e teorico) del

gradiente termico verticale.

GRADIENTE PRESSORIO (BARICO)

La pressione sulla superficie della terra è data dalla colonna d'aria che ci sovrasta; poichè

man mano che ci si allontana dalla superficie resta sempre meno aria che "pesa" su di

noi, è logico attendersi che la pressione diminuisca con la quota (ci venga scusata dai

fisici la notevole semplificazione).

Il gradiente barico verticale, vicino a terra, è pari a circa 10 millibar ogni 90 metri,

ma tende a diminuire man mano che si sale.

ATMOSFERA STANDARD

Siamo quindi riusciti ad identificare una atmosfera standard delle zone temperate (45°

parallelo) che, al livello del mare, ha una temperatura di 15°C ed una pressione di 1013.2

mb (o, per i più aggiornati, hPa). Salendo attraverso questa atmosfera teorica

incontreremmo i valori di pressione e temperatura riportati in figura 4-7.

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Capitolo 4 - CENNI DI METEOROLOGIA

• Due parole sul

manuale

LA TRASFORMAZIONE

• L'organizzazione

• Elementi legislativi

ADIABATICA

• Appunti di

aerodinamica

Senza farci spaventare dai termini "tecnici" (per quanto ostili possano sembrare) cerchiamo di

• Cenni di

capire bene anche questo fenomeno che è alla base delle ascendenze termiche, vera manna e

meteorologia

benedizione del volo veleggiato.

• Considerazioni

generali

Abbiamo visto che una massa di gas (che sarà utile considerare come una bolla) può

• La terra ed i gradienti

comprimersi (aumento di pressione) o dilatarsi (diminuzione di pressione), modificando di

• La trasformazione

conseguenza la sua temperatura, in una parola può andare incontro a trasformazioni del suo

adiabatica

stato.

• Quanto sale la bolla?

• Le ascendenze

Si è poi scoperto che le masse d'aria nella atmosfera subiscono queste trasformazioni senza

importanti scambi di calore con l'aria circostante; tali masse si trasformano, dunque, in

• I gradienti di vento

ed il wind-share

maniera adiabatica, dal greco adiabathos = "impenetrabile" (nel nostro caso al calore).

• I cumuli e le altre

nubi

Perchè abbia inizio una trasformazione adiabatica è necessario che si generino, negli strati bassi

dell'atmosfera, differenze di temperatura fra masse d'aria vicine. Questo tipicamente

• I grandi venti

avviene quando il sole scalda una zona di terreno più di un altra: l'aria che si trova sulla zona

• Direzione ed

più calda si scalda e, soprattutto, diviene più calda dell'aria circostante.

intensità dei venti

• Elementi di

previsione del tempo

GRADIENTE ADIABATICO SECCO

• Il volo col deltaplano

Dal momento che l'aria calda è più leggera di quella fredda, la nostra fortunata massa (che

• Il volo col parapendio

prende a questo punto proprio la forma di una bolla) inizia a salire. Salendo però, già lo

• Paracadute e strumenti

sappiamo, incontra il gradiente pressorio verticale; dovrà cioè attraversare zone con pressione

• L'arte del veleggiare

via via minore. Questa progressiva diminuzione della pressione causa una dilatazione della

bolla d'aria che, di conseguenza, si raffredda sempre più.

• Cenni di fisiologia

• Correzioni e

Per nostra fortuna il "ritmo di raffreddamento" di una bolla che risale l'atmosfera è costante, e

suggerimenti

vale la pena di impararlo a memoria: l'aria si raffredda di circa 1 grado ogni 100 metri: questo

• Volate a volandia

valore è detto gradiente adiabatico secco.

GRADIENTE ADIABATICO SATURO

Immaginiamo ora che la bolla di partenza contenesse del vapore acqueo (facile da immaginare,

visto che l'aria completamente secca non esiste dalle nostre parti); se la sua salita continua a

sufficienza, la bolla (che continua anche a raffreddarsi) giungerà alla sua temperatura del

punto di rugiada (la temperatura di saturazione per quella massa d'aria) e, continuando ancora

la salita (ed il raffreddamento), parte del vapore acqueo contenuto nella bolla condenserà (ecco

perchè i cumuli "segnalano" le ascendenze: ne sono la parte visibile!). Dal punto di rugiada in

su, tuttavia, la condensazione continua e, piaccia o non piaccia, il vapore che si trasforma in

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acqua restituisce quel calore che aveva "rubato" chissà dove nel momento in cui l'acqua si era

trasformata in vapore (l'ormai celebre calore latente di condensazione).

Ricapitolando, dopo l'inizio della condensazione:

● la bolla si raffredda perchè, salendo, si espande;

● la bolla si riscalda perchè, al suo interno, avviene una condensazione.

Il risultato netto è una bolla che si raffredda meno, cioè perde meno di 1° C ogni 100 mt. Il

gradiente adiabatico saturo varia, infatti, tra 0,5° e 0,8° C ogni 100 mt. A differenza del

gradiente adiabatico secco (sempre costante ed imperturbabile) il valore di quello saturo

dipende dalla quantità di acqua che condensa per unità di tempo; questo, a sua volta, dipende

dalla Umidità Assoluta (visto che a qualcosa serve?) presente nella bolla. Per i nostri esempi

tuttavia un valore vale l'altro e arbitrariamente scegliamo 0,8° C ogni 100 mt.

Figura 4-8. I gradienti adiabatici indicano di quanto una massa d'aria, circondata da aria più fredda, si raffredda mentre sale e

si espande.

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Capitolo 4 - CENNI DI METEOROLOGIA

• Due parole sul

manuale

QUANTO SALE LA BOLLA?

•

L'organizzazione

In linea teorica la nostra bolla, una volta staccatasi dal suolo, continua a salire (e a raffreddarsi)

• Elementi

fintantoché la sua temperatura rimane superiore a quella dell'aria circostante (che cala anch'essa).

legislativi

Poi, raggiunta una zona di pari temperatura (zona di equilibrio termico) con l'aria circostante, essa

• Appunti di

oscila pigramente in su ed in giù per inerzia, dopo di che si ferma.

aerodinamica

• Cenni di

È chiaro quindi che l'altezza effettivamente raggiungibile dalla bolla dipende dalla temperatura

meteorologia

effettiva dell'aria circostante o, meglio, dal suo gradiente verticale reale, detto anche curva di stato,

mentre quello medio planetario, viso prima, non ci serve più a molto.

•

Considerazioni

generali

• La terra ed i

CURVA DI STATO

gradienti

• La

Armati di pazienza prenderemo dunque un piccolo

trasformazione

aeroplano, appositamente equipaggiato di

adiabatica

barometro, termometro, psicrometro ecc.. e faremo

• Quanto sale

un giretto alle varie quote misurando in particolare

la bolla?

la temperatura (questo servizio viene effettivamente

• Le

svolto presso i principali aeroporti di volo a vela, ed

ascendenze

i dati sono disponibili a richiesta). In alternativa

• I gradienti di

agli aerei possono essere utilizzate delle sonde, ma

vento ed il

una cosa è chiara: per conoscere la curva di stato in

wind-share

un posto ed in un certo giorno, non c'è altra

• I cumuli e le

possibilità che andare e vedere, sia pur per

altre nubi

interposta sonda.

• I grandi venti

• Direzione ed

Con i dati in mano possiamo riportare le

intensità dei

temperature effettivamente osservate alle differenti

venti

altezze su di un grafico: avremo finalmente

• Elementi di

ottenuto la curva di stato (valida ovviamente solo

previsione del

per quel giorno e per quella zona).

tempo

• Il volo col

INVERSIONE TERMICA

deltaplano

• Il volo col

Come ci è stato più volte ripetuto dagli studiosi

parapendio

dell'"effetto serra", una coltre di nubi può

Figura 4-9. La curva di stato indica come varia la temperatura al

• Paracadute e

ritrasmettere verso il basso il calore che era in

variare della quota: si notino le inversioni termiche (sia al suolo

strumenti

che in quota). In base alla curva di stato (rilevata giornalmente) è

procinto di lasciare la terra. Questo significa che, in

• L'arte del

possibile individuare le condizioni di equilibrio dell'aria.

una notte limpida e serena, il calore sarà invece

veleggiare

facilitato a lasciare il nostro pianeta. E, infatti, così

è: ampie zone di pianura si raffreddano molto nelle notti di questo tipo e, raffreddandosi, raffreddano

• Cenni di

(per conduzione) anche gli strati d'aria più bassi, quelli che "vi appoggiano sopra". Può quindi

fisiologia

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• Correzioni e

accadere che l'aria, al suolo, sia addirittura più fredda dell'aria a 30-50 mt di quota. Questa

suggerimenti

condizione anomala è detta inversione termica al suolo: per una certa altezza l'aria è più calda man

mano che si sale. Da ciò che abbiamo visto è chiaro che una inversione termica significa

• Volate a

l'impossibilità di distacco di bolle o colonne termiche che, appena sollevatesi, incontrerebbero aria

volandia

addirittura più calda, che le ricaccerebbe giù.

Analogamente può accadere che si osservino inversioni termiche in quota: in questo caso il

fenomeno è dovuto, in genere, alla presenza di una ampia zona di alta pressione che "pesa" sull'aria

sottostante, generando un cuscinetto di sovrappressione (e quindi di maggior temperatura). Anche le

inversioni termiche in quota rappresenteano un limite alla possibilità di salita di una massa d'aria per

motivi del tutto simili a quelli visti per le inversioni al suolo.

Nella figura 4-9 è riportata una tipica curva di stato: osserviamo che nei primi 500 mt si ha una

inversione al suolo, poi fino a 1750 mt la temperatura cade di circa 0,8° C ogni 100 mt; tra i 1750 ed

i 2700 mt si osserva una fascia di isotermia (la temperatura non varia); tra 2700 e 3000 mt è presente

una seconda inversione, questa volta in quota, dopo di che l'aria si raffredda molto rapidamente.

STATO DI EQUILIBRIO DELL'ARIA

Diviene a questo punto possibile confrontare la curva di stato (o almeno quei "pezzi" della curva che

si riferiscono alle quote di nostro interesse, in genere da 0 a 3000 mt) con il gradiente adiabatico

secco che già conosciamo (e, in un caso particolare, anche con il gradiente adiabatico saturo).

Il raffronto ci dirà se l'aria è in equilibrio instabile, stabile od indifferente.

EQUILIBRIO INSTABILE

Molto caldo in basso, molto freddo in alto: queste sono le condizioni di equilibrio instabile, le

migliori perchè si generino movimenti ascendenti; dire che in alto l'aria è "molto più fredda" che in

basso, significa affermare che esiste, in quel momento ed in quel posto, un gradiente termico

verticale elevato e comunque, (ciò che più importa) superiore ad 1° C ogni 100 mt. La nostra bolla,

quindi, una volta staccatasi dal suolo, continuerà a salire indefinitamente (infatti se in partenza è di 3°

C superiore all'aria circostante e, salendo, la sua temperatura cala di 1° C ogni 100 mt, mentre la

temperatura dell'aria circostante cala maggiormente, la nostra bolla sarà sempre immersa in aria più

fredda di lei e dunque continuerà la salita).

Si parla quindi di equilibrio instabile quando "la curva di stato mostra un gradiente termico verticale

superiore a quello adiabatico secco (cioè superiore ad 1° C ogni 100 mt)".

EQUILIBRIO STABILE

Aria, al decollo, calda quasi come quella in valle: questa è la condizione di equilibrio stabile, poco

idonea al volo termico.

Ciò si verifica quando la curva di stato mostra che la temperatura dell'aria non diminuisce molto al

salire della quota: è chiaro che la nostra bolla, salendo e raffreddandosi, raggiungerà (più prima che

poi) una zona in cui la sua temperatura diviene pari a quella dell'aria circostante, ed interromperà

quindi il suo moto ascendente.

Nell'esempio riportato in figura 4-10 ciò si verifica ad 1300 mt di altezza, quando sia la bolla che

l'aria circostante hanno una temperatura di 14° C.

Si parla quindi di equilibrio stabile quando la curva di stato mostra un gradiente termico verticale

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inferiore a quello adiabatico secco (cioè inferiore ad 1° C ogni 100 mt)".

EQUILIBRIO INDIFFERENTE

Esiste anche il caso in cui la curva di stato mostra un gradiente che è proprio di 1° C ogni 100 mt: in

queste condizioni si parla di aria in condizione di equilibrio indifferente. In teoria, in queste

condizioni, una bolla d'aria che si stacchi dal suolo perchè divenuta di 3° C più calda dell'aria

circostante, continuerà a salire indefinitamente, restando sempre di 3° C più calda.

Figura 4-10. Le possibili condizioni di equilibrio dell'aria, deducibili dal confronto tra curva di stato e gradiente adiabatico secco.

EQUILIBRIO STABILE-INSTABILE

L'aria, come sappiamo, contiene sempre un certo

grado di umidità che, ad una temperatura

sufficentemente bassa, condenserà, restituendo il

calore latente di condensazione.

Se questo avviene (se la temperatura, cioè, si

abbassa al di sotto del punto di rugiada dell'aria di

quel giorno) la bolla in salita si raffredderà più

lentamente, passando dal gradiente adiabatico secco

al gradiente adiabatico saturo.

Si può dunque avere almeno una quarta condizione

di equilibrio: l'equilibrio stabile-instabile.

Immaginiamo che la curva di stato indichi un calo

di temperatura pari a 0,9° C ogni 100 mt. Tale

gradiente è inferiore a quello adiabatico secco

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(quindi l'equilibrio è stabile), ma superiore a quello

adiabatico saturo (da 0,5° a 0,8° C ogni 100 mt). In

queste condizioni la bolla staccatasi dal suolo con

3° C in più rispetto all'aria circostante inizia a

salire, ma, perdendo 1° C ogni 100 mt, raggiunge in

breve la zona di parità termica con l'ambiente. Ad

una certa altezza, però, viene raggiunta la

temperatura del punto di rugiada e quindi la bolla,

divenuta satura, condensa diventando visibile (si

forma una nube). Come sappiamo tale

condensazione libera il calore latente di

condensazione, e la bolla continua a salire

perdendo, d'ora in poi, solo 0,5-0,8° C ogni 100 mt

e guadagnando una condizione di instabilità. Il

cumulo che si sviluppa da tale condensazione ha la

base relativamente bassa, ma un'estensione

verticale anche notevole.

UN ESEMPIO REALE

Figura 4-11. Un esempio di curva di stato tratto dalla realtà:

Brianza, 23 aprile 1987.

Esaminiamo ora un caso tratto dalla realtà: il 23

Aprile 1987, alle ore 10,00 a.m., sulla pianura padana è stata osservata la curva di stato riportata in

figura 4-11 (per comodità ci limiteremo ad esaminarne i primi 2800 mt). In quell'occasione è stato

inoltre stabilito che le condizioni di umidità dell'aria erano tali che la condensazione (Umidità relativa

100%) sarebbe avvenuta a 3° C (temperatura del punto di rugiada di quell'aria).

La prima osservazione riguarda l'inversione termica al suolo: perchè si stacchino bolle termiche è

necessario attendere che l'irraggiamento solare elimini l'inversione, oppure che il vento provveda a

sollevare, in modo dinamico (vedi oltre) la massa d'aria nei primi 250 mt. Quando, più avanti nella

giornata, una certa quantità d'aria avrà raggiunto, al suolo, una temperatura superiore a quella dell'aria

circostante (diciamo 18° contro i 15° dell'aria circostante), essa si staccherà, formando una bolla

termica. Questa continuerà a salire, raffreddandosi, secondo la adiabatica secca (1° C ogni 100 mt).

Sappiamo quindi che raggiungerà la temperatura del punto di rugiada (3° C) a 1500 mt: la base di

condensazione dei cumuli sarà dunque a tale altezza (e poichè durante la giornata l'aria tenderà ad

aumentare globalmente di qualche grado, anche la base delle nubi tenderà ad innalzarsi un poco). Se

la nostra bolla fosse assolutamente secca continuerebbe a salire (perdendo sempre 1° C ogni 100 mt)

ed intersecherebbe la curva di stato a circa 1900 mt (punto di equilibrio termico).

Ma, come abbiamo visto, a 1500 mt inizia la condensazione: da questa quota in poi la bolla salirà

secondo la adiabatica satura, perdendo "solo" 0,8° C ogni 100 mt; l'equilibrio termico verrà raggiunto

quindi a 2300 mt, ed a questa altezza si troveranno le sommità dei cumuli.

Tra 2400 e 2600 metri, poi, si nota una "inversione termica in quota", che rappresenta, comunque, un

ulteriore invalicabile ostacolo allo sviluppo verticale delle ascendenze.

CHE CI IMPORTA DELL'ADIABATICA SATURA?

Un'obiezione, non del tutto priva di fondamento, che viene spesso rivolta dagli allievi più attenti è

questa: se il Volo Libero può essere condotto soltanto al di fuori delle nubi, che ci importa

dell'adiabatica satura?. È infatti evidente che quest'ultima, verificandosi soltanto in presenza di

condensazione, caratterizza il comportamento di una massa d'aria esclusivamente all'interno di una

nube, un posto che ci è precluso.

Ebbene (a parte il fatto che nessuno è mai morto di troppo sapere) la conoscenza dell'esistenza

dell'adiabatica satura è preziosa anche a noi vololiberisti perchè è in grado di spiegarci come mai

http:///meteo/meteo04.asp (4 of 5) [11/06/2001 14.54.07]

Capitolo 4 - CENNI DI METEOROLOGIA

• Due parole sul

manuale

LE ASCENDENZE

•

L'organizzazione

Da quanto detto nel capitolo di aerodinamica risulta chiaro che un veleggiatore può volare soltanto

• Elementi

seguendo una traiettoria discendente, traendo, proprio dalla perdita di quota, la sua spinta.

legislativi

D'altro canto sappiamo tutti che è possibile guadagnare quota rispetto al decollo, e veleggiare, anche

• Appunti di

per ore, salendo e scendendo in continuazione senza mai atterrare.

aerodinamica

• Cenni di

Le due nozioni non si contraddicono: il veleggiatore, infatti, non fa altro che planare, ma lo fa in una

meteorologia

massa d'aria che sale di più di quanto lui scenda, l'effetto netto è che il veleggiatore guadagna quota

rispetto al terreno.

•

Considerazioni

generali

È dunque più che evidente l'interesse dei Vololiberisti per le correnti ascendenti, unico vero motore a

• La terra ed i

nostra disposizione durante il volo.

gradienti

• La

Ebbene, diciamo subito che una massa d'aria sale solo e soltanto per due ragioni:

trasformazione

quando, per diversi motivi, è più calda rispetto all'aria circostante; questo primo meccanismo,

adiabatica

che comprende la salita delle bolle (appena vista) ed anche i fenomeni di brezza (che vedremo

• Quanto sale

fra breve), è detto di ascendenza termica (dovuta cioè a differenze termiche);

la bolla?

quando non può proprio farne a meno perchè, spinta dal vento, deve superare degli ostacoli

• Le

larghi ed alti: questo meccanismo è detto di ascendenza dinamica.

ascendenze

• I gradienti di

Esaminiamo ora i concetti di base intorno ai quali ruotano i meccanismi che generano le ascendenze,

vento ed il

riservandoci di analizzarle in maggior dettaglio nel capitolo dedicato al veleggiamento.

wind-share

• I cumuli e le

altre nubi

ASCENDENZE TERMICHE

• I grandi venti

• Direzione ed

Abbiamo visto prima le ragioni che inducono una massa d'aria più calda a salire e abbiamo anche

intensità dei

imparato a predire, in base alle condizioni di equilibrio dell'aria, quanto salirà (tanto se l'aria è

venti

instabile, poco o nulla se è stabile).

• Elementi di

previsione del

Forti di queste nozioni, teoriche ma indispensabili, caliamoci ora maggiormente nella realtà, cercando

tempo

di capire come accade, nella pratica, che si formino le termiche e come sia possibile sfruttarne

• Il volo col

l'energia nel Volo Libero.

deltaplano

• Il volo col

STRATO LIMITE TERMICO

parapendio

• Paracadute e

Iniziamo col dire che, quando il suolo in una determinata zona è omogeneo, l'aria al di sopra di esso

strumenti

può scaldarsi anche notevolmente senza che si inneschi alcun moto verticale: si forma una specie di

• L'arte del

"lago di aria calda", immobile, che prende il nome di strato limite termico; questo giace pigramente,

veleggiare

sino a che qualcosa non interviene per metterlo in movimento. In assenza di vento, se qualcosa turba

• Cenni di

il suo stato (come il passaggio di un trattore su un campo arato) si distaccano soltanto alcune "bolle"

fisiologia

isolate (Fig. 4-12).

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• Correzioni e

Per questo motivo, nelle giornate di grande calma

suggerimenti

(bonaccia), non si hanno movimenti convettivi

interessanti nemmeno se il sole scalda molto

• Volate a

intensamente: in assenza di vento è necessario che

volandia

la differenza di temperatura tra una massa d'aria e

l'aria circostante superi i 3 gradi (per la precisione

3,416 gradi- gradiente isosterico) perchè si abbia un

movimento convettivo spontaneo.

PUNTI DI INNESCO

Immaginiamo invece che un vento benefico spinga

lo strato limite termico verso una asperità del

terreno (ad esempio verso il bordo alberato della

zona omogenea): l'aria dovrà sollevarsi per

superare l'ostacolo ma, non appena sollevatasi di

qualche metro, si troverà circondata da aria più

fredda; soltanto a questo punto si innesca il

movimento ascensionale vero e proprio, che ha le

Figura 4-12. Strato limite termico e punti di innesco.

caratteristiche del sollevamento adiabatico studiato

prima.

Non solo, ma l'aria che sale trascina con sè tutta la restante aria calda, dando origine ad una vera e

propria ascendenza termica. Gli alberi del nostro esempio hanno agito da punto di innesco e sopra di

loro si è generata una termica. È chiaro che, volando, cercheremo di individuare tutti i possibili punti

di innesco (che vengono anche detti "trigger-point"); questi coincidono con zone di dislivello

(colline, confini alberati) oppure con zone a differenti temperature (bordi di laghi o fiumi, campi arati

tra prati verdi, ecc.) in modo da poter sfruttare le ascendenze che, speriamo, da questi vengono

innescate.

Le montagne, quando sono investite da un leggero vento prevalente, sono in grado di "raccogliere" le

bolle e le colonne termiche, che vi si adagiano contro e se ne distaccano. Ecco perchè è molto più

semplice trovare e sfruttare una ascendenza termica nel volo di pendio rispetto al volo di pianura.

LE BREZZE

Il secondo tipo di ascendenza termica è generato dalle brezze, fenomeni regolari ed ampiamente

prevedibili che si realizzano nelle valli ed in prossimità di grandi specchi d'acqua (laghi, mare).

Caratteristica comune di tutte le brezze è la ciclicità: esse, infatti, invertono la loro direzione 2 volte

nell'arco delle 24 ore.

BREZZE DI VALLE E DI MONTE

Nel nostro emisfero i pendii montani esposti a sud ricevono più sole (o meglio lo ricevono in modo

più diretto) rispetto alla pianura (e ancora di più rispetto ai pendii esposti a nord). Questo dipende

dal fatto che i raggi solari, inclinati da sud a nord, colpiscono tali pendii in modo perpendicolare o

quasi. L'aria che è "appoggiata" sui pendii tenderà dunque a scaldarsi anch'essa (per conduzione) e,

essendo più calda di quella ad essa circostante, risale il pendio. Nuova aria fredda discende allora in

mezzo alla valle per rimpiazzare questa che è risalita, formando un sistema di circolazione che si

mantiene fino a sera.

Si noti che anche sui pendii soleggiati si forma uno strato limite termico: infatti l'aria che risale,

http:///meteo/meteo05.asp (2 of 6) [11/06/2001 14.54.11]

continuando ad appoggiare sul pendio, continua ad

scaldarsi, alimentando la brezza. Quando lo strato

limite termico raggiunge la cima, se ne distacca (e,

se si tratta di una giornata in equilibrio instabile, dà

luogo ad una termica): le cime delle montagne

agiscono dunque anch'esse come punti di innesco.

Di sera invece accade il contrario; i pendii si

raffreddano prima della vallata: le montagne, che

sporgono nell'atmosfera come enormi radiatori,

dissipano calore per irraggiamento nell'aria

circostante, più fredda.

In queste condizioni l'aria in centro valle, più calda,

tende a salire, richiamando aria più fredda giù dai

pendii e la brezza inverte il proprio senso di marcia.

Sul confine tra terra e mare si verifica qualcosa di

simile a ciò che accade nelle valli; di giorno la

terra si scalda di più rispetto all'acqua (come sa chi

Figura 4-13. Brezza di valle e brezza di monte.

cammina in agosto sulla sabbia rovente di una

spiaggia); l'aria che è a contatto con il suolo diviene

rapidamente più calda rispetto all'aria che giace sul mare.

Si innesca quindi un ampio movimento nel quale l'aria sulla terra sale, richiamando aria dal mare.

Di sera accade il contrario: l'acqua, che durante il giorno ha accolto il calore del sole anche in

profondità, agisce da "serbatoio di calore" ed è più calda della terra (come sa chi ha fatto un bagno

serale o notturno); sarà ora l'aria sovrastante il mare a salire, richiamando aria più fredda dalla

terra.

BREZZE DI MARE (O DI

LAGO)

Sul confine tra terra e mare si verifica qualcosa di

simile a ciò che accade nelle valli; di giorno la

terra si scalda di più rispetto all'acqua (come sa chi

cammina in agosto sulla sabbia rovente di una

spiaggia); l'aria che è a contatto con il suolo diviene

rapidamente più calda rispetto all'aria che giace sul

mare.

Si innesca quindi un ampio movimento nel quale

l'aria sulla terra sale, richiamando aria dal mare.

Di sera accade il contrario: l'acqua, che durante il

giorno ha accolto il calore del sole anche in

profondità, agisce da "serbatoio di calore" ed è più

calda della terra (come sa chi ha fatto un bagno

serale o notturno); sarà ora l'aria sovrastante il

mare a salire, richiamando aria più fredda dalla

terra.

Figura 4-14. Brezza di mare e brezza di terra.

LE ASCENDENZE DINAMICHE

Il secondo importante movimento ascendente delle masse d'aria è quello che si forma, a prescindere

dalla temperatura, quando un vento sufficientemente sostenuto (25-30 Km/h) investe un pendio.

http:///meteo/meteo05.asp (3 of 6) [11/06/2001 14.54.11]

Esso si comporta, in questo caso, in modo molto

simile a ciò che farebbe l'acqua di un fiume spinta

contro un sasso (Fig. 4-15): se può (cioè se

l'ostacolo è sufficientemente stretto) lo aggira

(senza creare ascendenze di rilievo), ma se

l'ostacolo è sufficientemente largo essa è costretta

a risalirlo (in apparente contrasto con la forza di

gravità) fino a cadere dall'altra parte.

Ogni volta che una montagna è investita dal vento,

sarà quindi possibile distinguere:

la zona sopravvento, caratterizzata da

●

ascendenze larghe e regolari nelle quali, se

il vento non eccede le possibilità del nostro

mezzo, sarà possibile veleggiare con grandi

soddisfazioni;

la zona sottovento, sempre interessata da

●

fenomeni molto turbolenti di ricaduta, che

Figura 4-15. Un picco isolato non crea ascendenza dinamica, un

sarà assolutamente imperativo evitare!

largo costone invece si

La figura 4-16 illustra l'andamento dell'aria

che incontra ostacoli di diverso profilo. Si

noti che, come è logico attendersi, un profilo

montano perfettamente aerodinamico (a

forma di ala) non dà luogo a turbolenze:

purtroppo non ne esistono molti.

La banda di ascendenza (tratteggiata) e la

linea di maggiore ascendenza (freccia) sono

differenti a seconda che si tratti di un pendio

o di un dirupo: si nota che nel pendio la zona

di ascendenza si estende maggiormente verso

il basso e la linea di maggior ascendenza si

trova spostata verso valle; nel dirupo invece,

a parità di vento, la zona di ascendenza ha

maggiore estensione verticale e la linea di

massima ascendenza è quasi sulla verticale

della cresta.

Inoltre il dirupo dà origine a turbolenze più

grosse e più potenti del pendio (come regola

generale si ricordi che gli spigoli "vivi"

danno luogo a rotori maggiori rispetto ai

bordi arrotondati).

ROTORI

Con il termine rotore si indica un

movimento rotatorio e vorticoso dell'aria

lungo un asse orizzontale. Nelle figure

precedenti se ne possono individuare alcuni.

I rotori si formano ogni volta che una massa

d'aria incontra un oggetto, e se ne

riconoscono due tipi (Fig. 4-17):

http:///meteo/meteo05.asp (4 of 6) [11/06/2001 14.54.11]

i rotori di sottovento, più ampi e potenti,

●

che si formano dietro all'ostacolo;

Figura 4-16. USe la montagna non ha un profilo "alare", in presenza di

vento si formano rotori (R), sia a valle che a monte della zona di

●

i rotori di sopravvento, più piccoli, che si

ascendenza.

formano davanti all'ostacolo.

I rotori più grossi in assoluto sono quelli che si generano sottovento a grandi montagne investite da

vento forte; si dovrà ricordare che tali masse rotanti possono staccarsi dalla montagna e ritrovarsi in

pianura anche a molti chilometri di distanza (fino a 50!).

Tuttavia anche con venti che risultano "volabili" con ali veloci (fino a 40 km/h) i rotori che si

formano sottovento sono di tutto rispetto, ed ampiamente in grado di spezzare un deltaplano e di

"aggrovigliare" un parapendio. Vale poi la pena di sottolineare che, in una giornata soleggiata, la

parte ascendente del rotore può fondersi con una termica di sottovento, cioè con un movimento

termoconvettivo dell'aria che si sviluppa nella zona di relativa quiete, posta sottovento (appunto) alla

montagna. La regola aurea di evitare assolutamente i versanti di sottovento durante i voli in dinamica,

ci evita, comunque, la tentazione di "sfruttare" tali termiche, ambite dagli alianti, ma decisamente

troppo "turbolente" per le ali leggere.

Diverso è il discorso per i piccoli rotori di sopravvento: questi si trovano proprio dalla parte del

monte che noi usiamo per il volo e non è raro incapparci. Anche se sono molto più piccoli e meno

"cattivi", possono causare difficoltà anche notevoli se ci colgono vicino al pendio (quando le nostre

capacità di recupero sono minime).

In genere i rotori di sopravvento sono tanto più preoccupanti:

● quanto maggiore è la velocità del vento;

● quanto più brusche sono le variazioni di pendenza del suolo;

● in presenza di grossi spunzoni di roccia dalla forma irregolare.

Un ultimo tipo di rotore che è utile conoscere ed evitare (nei limiti del possibile) è quello generato da

piccoli ostacoli (case, alberi); possiamo incontrare questi rotori soltanto nei due momenti più delicati

del volo, decollo ed atterraggio, e dunque, per quanto modesti, meritano la nostra massima

attenzione.

http:///meteo/meteo05.asp (5 of 6) [11/06/2001 14.54.11]

Capitolo 4 - CENNI DI METEOROLOGIA

• Due parole sul

manuale

I GRADIENTI DI VENTO ED IL

•

L'organizzazione

WIND-SHARE

• Elementi

legislativi

Il Volo Libero si basa su ali molto lente che volano con un basso (si dovrebbe dire bassissimo) carico

• Appunti di

alare. Il gradiente di vento ed i wind-share assumono quindi un'importanza notevole nella nostra

aerodinamica

disciplina e quindi meritano una approfondita conoscenza. Le ragioni per studiarli e comprenderli

• Cenni di

bene sono due: da un lato ne risulta aumentata la sicurezza in volo, visto che i gradienti ed i

meteorologia

wind-share inducono nell'ala comportamenti "anomali" rispetto alle attese di un pilota che ignora

•

questi fenomeni; d'altro canto l'osservazione dei migliori veleggiatori del mondo, gli albatros,

Considerazioni

suggerisce che questi animali (anch'essi lenti ed a basso carico alare) siano in grado di sfruttare

generali

l'energia contenuta nei gradienti di vento per compiere centinaia di chilometri a filo d'acqua senza

• La terra ed i

mai battere le ali.

gradienti

• La

In questo testo ci limiteremo ad analizzare i fenomeni connessi con la sicurezza, suggerendo agli

trasformazione

allievi interessati alle "nuove frontiere" della meteorologia per Volo Libero, l'unico testo esauriente

adiabatica

sull'argomento: "I visitatori del Cielo" di H. Aupetit.

• Quanto sale

la bolla?

Il gradiente di vento indica di quanto varia la velocità del vento al variare della quota (gradiente

• Le

verticale di vento): in generale, infatti, la velocità del vento è maggiore alle quote superiori e tende a

ascendenze

ridursi a bassa quota, come sà chiunque sia stato in alta montagna durante una giornata ventosa.

• I gradienti di

vento ed il

Esistono anche gradienti orizzontali di vento: quando, cioè, la velocità del vento varia da una zona

wind-share

all'altra (pur alla stessa quota), come accade nelle valli strette.

• I cumuli e le

altre nubi

• I grandi venti

GRADIENTI IN

• Direzione ed

intensità dei

QUOTA

venti

• Elementi di

previsione del

Immaginiamo una zona di decollo situata a

tempo

metà di un ampio pendio montano (poniamo

a 750 mt. di quota) investita da un vento di

• Il volo col

35 Km/h. Davanti a noi e più in basso si

deltaplano

stende la pianura e l'atterraggio

• Il volo col

(sufficientemente vicino) non pone problemi

parapendio

di raggiungibilità. Dietro di noi il pendio

• Paracadute e

prosegue la sua salita fino ad una cresta,

strumenti

situata a 1.500 mt di altitudine.

• L'arte del

veleggiare

Ebbene vi sono altissime probabilità che, a

livello della cresta, il vento sia superiore ai

• Cenni di

35 Km/h, misurati in decollo, mentre più in

fisiologia

http:///meteo/meteo06.asp (1 of 4) [11/06/2001 14.54.17]

• Correzioni e

basso esso avrà minor velocità. Sfruttare

suggerimenti

l'ascendenza dinamica fino alla cresta

richiede quindi che la nostra ala possa volare

• Volate a

in sicurezza, non soltanto con 35 km/h di

volandia

vento, ma anche con i 40 od i 45 Km/h che

potremmo incontrare lassù, consentendoci,

quando lo desideriamo, di allontanarci

sopravvento alla montagna uscendo dalla

zona di ascendenza dinamica per poter

raggiungere l'atterraggio.

GRADIENTI AL

SUOLO

In prossimità del suolo il vento varia la sua

velocità in misura ancora maggiore: nei primi

20-30 metri di altezza non è raro che esso

passi, ad esempio, da 5 km/h (al suolo) fino a

20-25 km/h a 30 metri.

Dal momento che la velocità di volo è

relativa alla massa d'aria (relativa quindi al

vento), pur mantenendo un angolo di

incidenza costante (e quindi una velocità di

volo costante), la nostra velocità al suolo

aumenterà sensibilmente durante la fase

Figura 4-18. Gradienti di vento in quota ed al suolo.

finale di atterraggio proprio per il brusco

ridursi della forza del vento. L'impressione,

atterrando con un forte gradiente, è quella di riceve una "inattesa spinta in avanti" (ed anche in basso)

in prossimità del terreno: l'istintiva reazione di rallentare potrebbe condurci ad una condizione

critica (prestallo) o addirittura essere causa di un pericolosissimo stallo vicino a terra. Ecco perchè,

in atterraggio, la velocità di volo deve essere attentamente controllata (anemometro, posizione della

barra o degli aerofreni, percezione dell'aria sul viso, ecc.) e mantenuta sempre vicina a quella di

massima efficienza (bene al di sopra cioè della velocità minima di volo).

GRADIENTI DI PENDIO

Il pendio non è altro che un "suolo inclinato" e non ci stupirà apprendere che anche sul pendio esiste

un gradiente di vento.

Se tale gradiente è forte può fare sentire i propri effetti su di un'ala in volo imprimendole la fastidiosa

tendenza a virare verso il costone: questo dipende dal fatto che la semiala a valle riceve un vento

relativo maggiore. Il gradiente di pendio, però fornisce un grande aiuto durante il decollo, perchè una

eccessiva lentezza nello stacco può essere compensata dalla maggior forza del vento (ma,

naturalmente, è meglio non contarci). Il gradiente di pendio non è un gradiente verticale, ma è

inclinato secondo una linea perpendicolare al pendio stesso.

WIND-SHARE

Questo nome, che evoca terribili disastri aeri, indica il passaggio, brutale e non graduale, tra zone

vicine investite da venti molto diversi per direzione ed intensità. Il termine, dunque, non si riferisce

http:///meteo/meteo06.asp (2 of 4) [11/06/2001 14.54.17]

alle cause, ma si limita a descrivere una

condizione locale potenzialmente molto

pericolosa.

La direzione del piano che separa le due

masse d'aria dà il nome al wind- share stesso:

ad esempio due masse che scorrono l'una

sull'altra, divise da un piano orizzontale,

danno luogo ad un wind-share orizzontale.

È abbastanza evidente che l'intensità del

fenomeno deve essere elevatissima per

preoccupare il volo di un Jumbo: per tale

ragione gli esperti di aeronautica sono restii

ad utilizzare il termine di wind-share anche

per situazioni di modesta entità, tali da non

impensierire gran che nemmeno un piccolo

Figura 4-19. Gradiente di vento sul pendio.

aereo da turismo, ma che possono mettere in

difficoltà un deltaplano od un parapendio.

Premesso quindi che ci riferiamo a wind-share per così dire "minori", rilevanti quasi esclusivamente

per il Volo Libero, facciamo qualche esempio in ordine crescente di intensità.

1) Una bolla termica in salita, circondata da correnti discendenti, crea, ai suoi bordi un

●

wind-share verticale: due masse d'aria scorrono, praticamente a contatto tra loro, con

direzioni addirittura opposte; ecco perchè alcune "uscite dalla termica" possono essere anche

molto turbolente.

2) Una bolla termica che si stacca dal suolo richiama l'aria circostante. Ecco quindi che due

●

maniche a vento poste ai lati della zona di decollo o di atterraggio, possono indicare direzioni

del vento opposte: una è investita dalla brezza, o dal vento prevalente, mentre l'altra subisce

l'influenza della massa d'aria "attirata" dalla termica che si è staccata poco lontano.

Si genera dunque un wind-share orizzontale la cui entità dipende dall'intensità dei due

fenomeni (brezza e richiamo termico).

3) Verso sera, quando la brezza di valle si inverte, non è detto che il fenomeno avvenga

●

uniformemente: anche in questo caso due maniche a vento possono segnare direzioni opposte,

evidenziando un wind-share orizzontale.

4) Su di un costone montano esposto a Sud, in una giornata con un debole vento da Nord,

●

poco sopra la linea di cresta si incrociano il vento prevalente (da Nord, appunto) e la brezza

(da Sud): si forma quindi un wind-share orizzontale che può generare turbolenze

apprezzabili.

5) Sappiamo che, sottovento ad un rilievo investito da vento sostenuto, si formano i rotori. Il

●

"confine" tra rotore ed aria (calma) di sottovento, è un wind-share verticale anche molto

pericoloso.

6) I venti che si generano in prossimità di un cumulonembo (nube temporalesca) hanno

●

carattere locale e non è dunque raro che si formino zone con differenze anche notevoli nella

velocità dell'aria. Questi wind-share sono evitati anche dagli aeromobili.

7) Sempre in corso di temporali, si possono formare fortissime correnti di caduta in grado di

●

far perdere diecine o centinaia di metri ai grandi aerei di linea: tali correnti, che possono

essere visualizzate come il getto di una canna d'acqua sul pavimento, sono detti microbust.

Il principale problema connesso con i wind-share, sia pure "minori", è il fatto che le due semiali

vengono sollecitate in direzioni anche del tutto opposte, rendendo impossibile la manovra (per

qualche attimo), e che la struttura è sottoposta a sforzi anomali ed intensi: nei casi estremi (per altro

prevedibili prima di decollare) un deltaplano potrà spezzarsi, ed un parapendio potrà avvolgere il

pilota nella sua vela.

http:///meteo/meteo06.asp (3 of 4) [11/06/2001 14.54.17]

Capitolo 4 - CENNI DI METEOROLOGIA

• Due parole sul

manuale

I CUMULI E LE ALTRE NUBI

•

L'organizzazione

Tutte le nubi che vediamo nel cielo possono essere divise in due grandi categorie:

• Elementi

● Nubi a sviluppo verticale (I CUMULI)

legislativi

• Appunti di

● Nubi stratificate (TUTTE LE LE ALTRE)

aerodinamica

• Cenni di

NUBI A SVILUPPO VERTICALE

meteorologia

•

Considerazioni

I Cumuli rappresentano la sommità delle ascendenze termiche che divengono visibili perchè l'umidità

generali

in esse contenuta condensa da una certa quota in su: noi già sappiamo che la base del cumulo

• La terra ed i

corrisponde alla temperatura del punto di rugiada per quella massa d'aria.

gradienti

• La

Si possono raramente osservare ascendenze termiche di aria quasi secca che non daranno luogo a

trasformazione

cumuli (le cosiddette termiche azzurre), ma non si possono avere cumuli senza ascendenze.

adiabatica

• Quanto sale

I Cumuli sono di tre tipi ed è molto importante capire le differenze e riconoscerli.

la bolla?

• Le

ascendenze

CUMULUS HUMILIS

• I gradienti di

vento ed il

È il tipico batuffolo bianco nel cielo azzurro, detto

wind-share

anche cumulo di bel tempo, e rappresenta il sogno

• I cumuli e le

dei piloti veleggiatori in genere.

altre nubi

• I grandi venti

Il cumulus humilis ha una estensione verticale

• Direzione ed

modesta ed è pericoloso avventurarsi al suo interno

intensità dei

soprattutto per le considerazioni fatte sul volo cieco

venti

e per la possibilità di venire "tagliati in due" dall'ala

• Elementi di

di un aliante che lo attraversa a 200 all'ora.

previsione del

tempo

La figura 4-21 mostra due di tali cumuli che

"segnalano" altrettante termiche (una staccatasi dal

• Il volo col

paese e l'altra dal pendio montano): la temperatura

deltaplano

del punto di rugiada (in questo esempio raggiunta a

• Il volo col

1500 mt) determina l'inizio della condensazione (e

parapendio

quindi la base dei cumuli); a 1800 metri viene

• Paracadute e

raggiunta la zona di equilibrio (l'aria, resa visibile

Figura 4-21. I cumuli rendono visibili le

strumenti

sommità delle ascendenze termiche

dalla condensazione, pur salendo secondo

• L'arte del

l'adiabatica satura, interseca la curva di stato),

veleggiare

stabilendo la massima altezza dei cumuli stessi.

• Cenni di

fisiologia

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• Correzioni e

suggerimenti

CUMULUS CONGESTUS

• Volate a

volandia

Nelle giornate di instabilità (quando, cioè, la curva

di stato mostra una rapida riduzione della

temperatura con la quota) la termica che dà origine

all'humilis può, dopo aver raggiunto il punto di

rugiada, proseguire a lungo la salita (secondo la

adiabatica satura) prima di raggiungere aria di pari

temperatura.

La nube assume quindi una estensione verticale

anche rilevante (1000 o più metri) e diviene scura

alla base (la luce del sole non riesce più a filtrare);

quest'ultima, tuttavia, rimane piatta e ben definita.

Sfruttato dagli alianti il cumulus congestus deve

invece essere evitato da noi vololiberisti: oltre alle

considerazioni fatte sul cumulus humilis, esiste

anche il pericolo di venirne risucchiati e la

benignità della nube non è del tutto garantita.

Figura 4-22. Il cumulus congestus, ben più grande dell'humilis,

rappresenta una possibile evoluzione verso il cumulus nimbus.

CUMULUS NIMBUS

È uno dei maggiori pericoli per il volo libero (e per la circolazione aerea in generale), e rappresenta

una possibile evoluzione del congestus (ecco perchè è sano stare lontano anche da quello). La base

può arrivare fino a qualche centinaio di metri da terra e la sommità può raggiungere i 9-10.000 metri.

L'enorme massa d'aria ascendente incontra, a quella quota, una zona di inversione termica che la

frena, generando una tipica forma piatta, ad incudine: il cumulus nimbus racchiude nel suo interno

un'ira di dio di pioggia, neve, grandine, fulmini e saette e le ascendenze che si generano al suo

interno (così come le discendenze) arrivano ai 30 mt al secondo.

Durante le fasi di sviluppo e di dissoluzione, inoltre, il nembo genera venti orizzontali anche molto

violenti per il notevole richiamo di aria dalle zone circostanti. Morale: la semplice vista di un cumulo

nembo deve indurre a sospendere i decolli e a richiamare a terra tutti i piloti in volo (che comunque

scenderanno rapidamente anche se non chiamati).

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Figura 4-23. Linee di flusso d'aria e dimensioni relative di un Cumulus nimbus: per la forza dei venti ad esso associati e per la notevole

turbolenza creata, questa nube viene evitata anche dai grandi aerei di linea.

NUBI A PREVALENTE SVILUPPO

ORIZZONTALE

Altezza della base dal suolo

Famiglia

Specie

Sigla

(Minimo e massimo)

Stratocumulus

2000

Nubi basse

Stratus

Pochi metri

2500

Nimbostratus

Altocumulus

2000

6000

Nubi Medie

Altostratus

2500

700

Cirrus

6000

10000

Nubi alte

Cirrocumulus

7000

12000

Cirrostratus

Tabella 4-1. Classificazione delle nubi a prevalente sviluppo orizzontale.

Vengono classificate in base all'altezza alla quale si formano (basse, medie o alte) (Tab 4-1)

Ricordiamo che, come tutte le nubi, anche queste sono formate di acqua (il vapore acqueo è

invisibile), sia come tale (goccioline) che solidificata (aghi di ghiaccio).

Dal momento che le nubi a prevalente sviluppo orizzontale comportano sempre una maggiore o

minore copertura del cielo sono in genere poco gradite dai veleggiatori, poichè riducono i movimenti

termici generati dalla insolazione.

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Non sempre i passaggi da un tipo di nube all'altro sono netti, esistendo numerosissime forme

intermedie, dalle caratteristiche miste; tuttavia vale la pena di riportare alcune note salienti per

ognuna di esse.

LE NUBI BASSE

Stratocumuli. Sono arrotondati, molto grossi, di apparenza morbida. La loro presenza non esclude

completamente lo sviluppo di termiche, che saranno comunque segnalate da cumuli.

Strati. Piuttosto uniformi con la base opaca e grigia, conferiscono la cielo un aspetto caliginoso:

copertura e niente termiche.

Nembostrati. Di aspetto scuro e pesante, provocano pioggia continuata o neve. Sono formati dal

mescolamento di masse d'aria con caratteristiche differenti, oppure da altostrati che aumentano il loro

spessore abbassando la base. Vista l'acqua sono prive di interesse per il volo.

LE NUBI MEDIE

Altocumuli. Sono banchi formati da tante piccole nubi cumuliformi, in gruppi o file, a volte anche

saldate tra loro; è il classico cielo a pecorelle con quel che segue (acqua a catinelle!).

Altostrati. Simili agli strati, ma più spessi e più alti, sono accompagnati, a volte, da pioggia o neve. Il

cielo biancastro ricorda una massa lattiginosa: pioggia e niente termiche.

LE NUBI ALTE

Cirrostrati. Formazioni molto alte e sottili, biancastre e semitrasparenti. Il sole è visibile (così come

la luna) con un caratteristico alone: non indicano condizioni interessanti per il volo libero perchè

filtrano e riducono i raggi solari e la loro capacità di generare differenze termiche al suolo.

Cirrocumuli. Sono formati da piccoli fiocchi o batuffoli bianchi disposti in file o gruppi; ricordano

agli altocumuli, ma, ovviamente, sono più alti e sono sempre accompagnati da cirri e da cirrostrati.

Cirri. Sono strie biancastre, sottili, semitrasparenti, molto alte. La forma caratteristica è quella di una

striscia terminante con un ricciolo. Sono formati da aghi di ghiaccio a causa della temperatura molto

bassa alla quale si formano. Possono indicare l'arrivo di un fronte caldo (pioggia).

NUBI LENTICOLARI

Queste "lenticchie bianche" che compaiono a notevole altezza (6.000-10.000 mt) nelle giornate di

forte vento in quota, non rientrano nella classificazione "canonica" delle nubi; esse rappresentano la

sommità di movimenti ondulatori dell'atmosfera. Gli aliantisti sfruttano le correnti ascendenti

connesse con l'onda e, per loro, il riconoscimento delle nubi lenticolari riveste notevole importanza.

Purtroppo l'altezza, e soprattutto i venti (superiori ai 100-150 Km/h) che accompagnano queste

formazioni, le rendono una chimera per i piloti di Volo Libero.

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Capitolo 4 - CENNI DI METEOROLOGIA

• Due parole sul

manuale

I GRANDI VENTI E LE FORZE DI

•

L'organizzazione

CORIOLIS

• Elementi

legislativi

Il sole riscalda la terra in modo non uniforme:

• Appunti di

poco ai poli e parecchio all'equatore; inoltre, come

aerodinamica

abbiamo visto, terra e acqua rispondono in modo

• Cenni di

differente all'insolazione. L'aria che ricopre la

meteorologia

superficie terrestre viene anch'essa riscaldata in

•

modo diverso nelle diverse zone e (trattandosi di un

Considerazioni

gas) le differenze di temperatura divengono anche

generali

differenze di pressione. Il vento si genera per la

• La terra ed i

tendenza dell'aria a trasferirsi da una zona di

gradienti

maggior pressione ad una di minor pressione.

• La

trasformazione

Tuttavia, dal momento che la terra è in perenne

adiabatica

rotazione, i "torrenti di aria" sulla sua superficie

• Quanto sale

vengono deviati in accordo con questa rotazione:

la bolla?

per quanto possa sembrare strano, i venti subiscono

• Le

una deviazione verso destra nell'Emisfero Nord

ascendenze

(detto anche Boreale) e verso sinistra

• I gradienti di

nell'emisfero Sud (detto anche Australe).

vento ed il

wind-share

Figura 4-24. Una piccola spinta laterale determina un movimento

Fu Coriolis ad accorgersi delle deviazioni dell'aria

• I cumuli e le

rotatorio sulla pallina sottoposta alla forza di gravità.

dovute alla rotazione terrestre, e questo fenomeno

altre nubi

ha preso il suo nome.

• I grandi venti

• Direzione ed

Le differenze di pressione e le forze di Coriolis, agendo insieme, provocano ampi movimenti

intensità dei

vorticosi; per comprendere la loro formazione può essere utile un esempio.

venti

• Elementi di

Immaginiamo un vaso a forma di semisfera perfetta con un foro nel fondo (Fig. 4-24); se da un bordo

previsione del

lasciamo cadere, in modo assolutamente centrato, una pallina, questa finirà dritta dritta nel foro, dopo

tempo

un breve percorso.

• Il volo col

deltaplano

Se, invece, lasciando andare la pallina le imprimiamo anche un minimo movimento rotatorio, questa

inizierà a girare sulle pareti (aiutata anche dalla forza centrifuga che si genera) e finirà nel foro

• Il volo col

soltanto più tardi, dopo aver percorso un tragitto anche molto lungo (gli amanti della Roulette

parapendio

conoscono molto bene questo effetto).

• Paracadute e

strumenti

Le forze di Coriolis inducono, nelle masse d'aria, un movimento rotatorio simile a quello

• L'arte del

dell'esempio, e le masse d'aria, anzichè fluire direttamente dalle zona di alta pressione a quelle di

veleggiare

bassa pressione, ci si arrotolano intorno, dando luogo ad enormi vortici: i cicloni e gli anticicloni.

• Cenni di

fisiologia

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Manuale di volo libero (2001) - 2