LA PIOGGIA

La pioggia è la più comune precipitazione atmosferica e si forma quando gocce separate di acqua cadono al suolo dalle nuvole. Il suo codice METAR è RA. La pioggia gioca un ruolo importantissimo nel ciclo dell'acqua, nel quale il liquido che evapora dagli oceani sotto forma di vapore si condensa nelle nuvole e cade di nuovo a terra, poi ritorna negli oceani attraverso le falde sotterranee, il ruscellamento e i fiumi per ripetere nuovamente il ciclo. In tal modo si rende disponibile alla biosfera, permettendo lo sviluppo della flora e della fauna e l'abitabilità agli esseri umani.
L'ammontare della pioggia caduta si misura in millimetri attraverso i pluviometri o pluviografi. In meteorologia 10 mm di pioggia equivalgono a 10 litri d'acqua caduti su una superficie di 1 m². La quantità di pioggia ricevuta annualmente nelle varie zone terrestri ne classifica il tipo di clima. Una parte della pioggia che cade dalle nuvole non riesce a raggiungere la superficie ed evapora nell'aria durante la fase di discesa, specialmente se attraversa aria secca; questo tipo di precipitazione è detta virga.

Formazione

Una nube è formata da miliardi di goccioline d'acqua, ciascuna delle quali è a sua volta formata da circa 550 milioni di molecole d'acqua. Queste goccioline sono il risultato dell'evaporazione dell'acqua da oceani, mari, corsi d'acqua dolce, vegetazione e suolo. Il vapore acqueo viene quindi portato verso l'alto da correnti ascendenti; salendo, l'aria si raffredda e raggiunge la saturazione. Tuttavia questo non è sufficiente per provocare la condensazione del vapore, dato che la goccia d'acqua formatasi tende a sua volta ad evaporare. In condizioni normali non si potrebbe avere la condensazione del vapore e quindi la formazione di nubi, neanche in presenza di sovrasaturazioni del 500%. Fortunatamente, nell'aria sono presenti particelle di pulviscolo e cristalli di ghiaccio che agiscono come "nuclei igroscopici" o "di condensazione" (di dimensioni comprese tra 0,1 e 4 µm) che promuovono e agevolano la trasformazione di stato delle particelle di vapore.
Le precipitazioni e quindi la pioggia possono avvenire però solo quando la forza peso risulterà maggiore della resistenza offerta dal moto ascendente che ha portato alla formazione della nube stessa e che tende a mantenere le goccioline in sospensione. Occorrono centinaia di milioni di goccioline di nube per formare una goccia di pioggia del diametro compreso tra 200 µm e qualche millimetro. I due principali meccanismi di formazione sono l'accrescimento per coalescenza e il processo Bergeron-Findeisen.

Accrescimento per coalescenza

Questo fenomeno accade nelle cosiddette nubi calde con temperatura superiore a 0 °C. Le goccioline di nube più grandi, spinte verso l'alto dalle correnti ascendenti, collidono con le goccioline più piccole e in seguito a ciò, aumentano di dimensioni. Una volta raggiunto il diametro di 200 µm, le correnti ascensionali non sono più in grado di mantenerle in sospensione e quindi cominciano a cadere, ingrandendosi ulteriormente. Il processo è particolarmente efficace nel caso di moti turbolenti.

Processo Bergeron-Findeisen

Nelle cosiddette nubi fredde, immerse nell'atmosfera a temperature inferiori a 0 °C, il processo avviene a causa dei nuclei glaciogeni che attraggono su sé stessi le goccioline di vapore, formando microcristalli di ghiaccio. Questi s'ingrandiscono attirando le molecole di vapore, che perdono così più molecole per l'evaporazione di quante non ne perdano i microcristalli di ghiaccio. Questo è dovuto al differente valore della tensione di vapore fra il ghiaccio e l'acqua liquida. Con questo processo si producono cristalli di ghiaccio di qualche centinaio di micrometri, che risultano grandi abbastanza per cadere dalla nuvola. Durante la caduta questi cristalli possono ingrandirsi ancora per coalescenza, sia urtando gocce e goccioline sopraffuse, sia scontrandosi con altri cristalli. Una volta usciti dalla nube, se la temperatura rimane negativa o poco superiore allo zero cadono come cristalli di neve, altrimenti si trasformano in gocce di pioggia

Caratteristiche

Le gocce di pioggia sono spesso descritte e raffigurate come a "forma di lacrima", tonde sul fondo e più strette verso la cima, ma questo è scorretto (solo le gocce d'acqua che gocciolano da qualche sorgente sono a forma di lacrima al momento che si formano). Le gocce di pioggia piccole sono quasi sferiche. Le gocce più grandi sono molto appiattite a forma di panino, quelle più grandi ancora sono a forma di paracadute. Le gocce di pioggia che risultano dallo scioglimento poco tempo prima di un fiocco di neve sono grandi e formano una rosellina di gocce più piccole quando arrivano al suolo. In media le gocce sono 1–2 mm di diametro, le più grosse sono state registrate in Brasile e nelle Isole Marshall nel 2004 con più di 1 cm di diametro. Questa grandezza è stata spiegata con la condensazione di grandi particelle di fumo o di collisione tra gocce in zone relativamente piccole con un contenuto d'acqua particolarmente notevole.
Generalmente la pioggia ha un pH leggermente inferiore a 6, cioè debolmente acido a causa dell'assorbimento di anidride carbonica dall'atmosfera, che a contatto con l'acqua delle goccioline dà luogo alla formazione di quantità minime di acido carbonico. In alcune aree desertiche, il pulviscolo atmosferico contiene tanto bicarbonato di calcio da bilanciare la naturale acidità della precipitazione e quindi la pioggia può essere neutra o addirittura alcalina.
La pioggia con un pH inferiore a 5,6 è considerata pioggia acida.
L'odore caratteristico che accompagna talvolta la pioggia è quello dell'ozono. Infatti, quando l'ossigeno atmosferico viene percorso da scariche elettriche (in questo caso i fulmini), perde l'originale struttura biatomica per assumere quella triatomica, l'ozono appunto. L'odore che segue una pioggia dopo un periodo di siccità viene detto "petricor".

Quantità totale

Per quantità totale si intende l'accumulo annuale in una certa località, in genere misurato dal 1º gennaio al 31 dicembre. Si possono adottare diverse convenzioni per le date: ad esempio gli agricoltori del bacino del Mediterraneo preferiscono utilizzare l'annata agraria che va dal 1º settembre al 31 agosto (con stagione secca l'estate). I dati vengono registrati su un lungo periodo (in genere più di 30 anni) per ottenere una statistica significativa e misurare eventuali variazioni dalla norma.

Intensità

La pioggia caduta viene misurata in millimetri dai pluviometri in un arco di tempo specificato. Alla misura di x millimetri di pioggia corrisponde la caduta di x litri d'acqua piovana su una superficie di 1 metro quadro.
A seconda dell'intensità della precipitazione la pioggia viene distinta in:

• Pioviggine (< 1 mm ogni ora)
• Pioggia debole (1–2 mm/h)
• Pioggia moderata (2–6 mm/h)
• Pioggia forte (> 6 mm/h)
• Rovescio (> 10 mm/h ma limitato nella durata)
• Nubifragio (> 30 mm/h)

A maggiore intensità del fenomeno è legato anche un maggiore diametro delle gocce di pioggia e una velocità di impatto al suolo più elevata, dovuta al fatto che le correnti ascensionali non sono in grado di rallentarne la caduta. L'intensità e il movimento delle precipitazioni possono anche essere misurate a distanza attraverso il radar meteorologico.