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La Libia, situata nel nord dell'Africa, confina con diverse nazioni, come la Tunisia, l'Algeria, il Niger, il Ciad, il Sudan ed l'Egitto; le sue coste si affacciano con splendore sul mediterraneo. Il tavolato sahariano si estende direttamente nella zona mediterranea, con il mare che lambisce una regione già profondamente desertica, il largo e incavato Golfo di Sirte. Esso scende dolcemente verso la costa, sfumato dalle dune che lo celano; il medesimo effetto si può ammirare in Marmarica, nella regione orientale della costa cirenaica. Tuttavia, nella Tripolitania e nella porzione occidentale della Cirenaica, le spesse formazioni che ricoprono il tavolato creano modesti rilievi. Tra il rilievo e la costa della Tripolitania, sorge una pianura a forma triangolare chiamata Gefara, divisa a metà dal confine libico-tunisino che si innalza gradualmente verso sud. Nella Cirenaica, invece, il tavolato termina bruscamente sul mare, con due ripidi gradini che lo congiungono; nel resto del territorio, invece, ha un'andamento monotono con sterminate distese ondulate di sabbia (erg o idehan) o di ciottoli e ghiaia (serir, reg), interrotte da diversi rilievi, come l'Hamada el-Hamra ed gli Harugi es Sod. L'Hamada el-Hamra, un tavolato calcareo dal profilo altimetrico di 500 metri, estende la sua superficie di circa 70.000 kmq a sud del gebel tripolitano. È una distesa desolata di roccia spoglia, ricoperta da una crosta rossobruna (hamra, ovvero rosso). Gli Harugi es Sod (monti neri), un'area basaltica che si protende per circa 40.000 kmq al centro della Libia, presentano una zona altimetrica che raggiunge quota 800 metri, composta da numerose colate di lava sovrapposte, sulle quali si ergono alberi vulcani a schiera che talvolta toccano i 1.200 metri. In questa regione s'incontrano caldere gigantesche, bassi vulcani a scudo, nonché vulcani di tufo che circondano bacini sabbiosi.
Il Tibesti costituisce il sistema montuoso più elevato dei vasti territori sahariani, sorge ai confini tra la Libia e il Ciad e un suo bastione si spinge verso nord, in territorio libico, dove il Picco Bette s'erge con i suoi imponenti 2.286 metri. Il vasto territorio libico, inquadrato tra il 33° e il 20° parallelo nord, appare pertanto come un deserto quasi completamente disabitato, con soli il 9% della sua superficie sotto precipitazioni adeguate alla vita vegetale e solo l'1-2% del territorio in grado di sostenere coltivazioni regolari.
La Libia è dunque assai povera d’acqua: tuttavia il paese è tagliato da innumerevoli vallate e letti fluviali, a ricordarci come in uno o più periodi remoti la circolazione delle acque superficiali dev’essere stata considerevole. Ora questi letti sono normalmente secchi: tutt’al più dopo una forte pioggia l’acqua si incanala nel loro corso in solchi scavati da precedenti correnti: si chiamano con parola araba uidian. La povertà dell’idrografia superficiale rende preziosa la rete delle acque sotterranee.
Il clima è caratterizzato soprattutto da aridità e da grandi oscillazioni della temperatura. Poiché mancano barriere montuose, il paese è sottoposto all’influenza sia del Sahara sia del Mediterraneo: come conseguenza possono aversi improvvisi passaggi da un tipo di tempo a un altro. In inverno al Nord può essere abbastanza freddo, con temperature medie mensili sui 10- 15 °C. Talvolta il termometro scende sotto zero, e sulle alture può occasionalmente comparire nevischio. In estate è molto caldo nella Gefara, con temperature che raggiungono i 45 °C, mentre sulla costa la temperatura è moderata. Un aspetto climatico particolare è il ghibli, un vento caldo e secco, che soffia dal deserto verso le steppe: in poche ore può alzare la temperatura delle regioni costiere di 15-20 °C e provocare una caduta dell’umidità relativa dall’80 al 10%. Trasporta con sé grandi quantità di sabbia, che rendono rosso il cielo e riducono la visibilità. Quantità e regolarità delle precipitazioni diminuiscono rapidamente allontanandosi dalla costa. Le più fortunate zone costiere ricevono annualmente più di 300 mm di pioggia, ma anch’esse sono soggette a periodi di siccità, poiché le piogge sono concentrate nei mesi da ottobre a marzo e variano molto da anno ad anno. Quando si scende sotto i 150 mm, il che avviene, a parte i rilievi, a poche decine di chilometri dal mare - prevalgono condizioni semidesertiche e la vegetazione si riduce a una steppa rada e spinosa. In varie zone del Sahara si sono registrati 6-7 mesi consecutivi senza precipitazioni e la media annua è intorno ai 30 mm. A volte, specialmente nelle zone più elevate del deserto, si hanno brevi e violenti temporali.