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L’inversione termica, quando in montagna fa più caldo che in pianura

Se in estate ci ritroviamo spesso a fuggire in quota alla ricerca di un po’ di fresco, in autunno e soprattutto in inverno può capitare il contrario. Ci sono giorni in cui le temperature risultano più rigide a quote basse che in montagna, giornate spesso accompagnate dal verificarsi di un fenomeno suggestivo nelle aree orograficamente depresse: i mari di nubi. Alla base della formazione di nebbie, foschie o nubi basse, e di quello che ci sembra un comportamento anomalo delle temperature, vi è il medesimo fenomeno: l’inversione termica. Ci ritroviamo spesso a citarla senza porci troppe domande, ma è il caso di vederci chiaro.

Il gradiente termico positivo della troposfera

L’inversione termica o gradiente termico positivo, è effettivamente una condizione opposta a quella che potremmo definire la normalità dell’atmosfera terrestre. Di norma nella troposfera, lo strato più basso dell’atmosfera, la temperatura diminuisce secondo un gradiente verticale negativo, ovvero all’aumentare della quota. Il valore medio è di circa 0,6-0,8°C ogni 100 metri. Una condizione che deriva dal fatto che il riscaldamento della troposfera dipenda maggiormente dal calore irradiato dalla superficie terrestre che dalle radiazioni solari dirette.

Cosa significa ciò: che il suolo, raggiunto nel corso della giornata dai raggi del Sole, accumula calore, che viene rilasciato nel corso delle ore notturne, e ceduto alla massa d’aria più vicina al suolo. Riscaldandosi, quest’aria diventa più leggera e inizia a salire verso l’alto (convezione). Incontrerà nella sua ascesa una pressione atmosferica sempre minore e tenderà ad espandersi adiabaticamente, ovvero senza scambi di calore con l’esterno, e a raffreddarsi. Ne consegue che l’aria sarà più fredda a quote più elevate.

In autunno e inverno la situazione “si capovolge”

In autunno e inverno le giornate più brevi e i raggi solari che arrivano con una maggiore inclinazione, fanno sì che il suolo assorba meno calore durante il giorno, dunque ne abbia meno da rilasciare dopo il tramonto, e si raffreddi rapidamente. Così rapidamente che la massa d’aria vicina al terreno, non ricevendo calore, tenderà a raffreddarsi rapidamente a sua volta. Ne consegue che si ritroverà ad avere una temperatura inferiore rispetto agli strati superiori.

Tale fenomeno può verificarsi e perdurare a patto che si verifichino due condizioni: assenza di vento, altrimenti si assisterebbe a un rimescolamento degli strati, e cielo stellato, in quanto l’assenza di nubi favorisce la dispersione del calore verso lo spazio.

Di solito si raggiunge un apice alle prime ore del giorno, per cui all’indomani potrà capitare di ritrovarsi a godere di temperature più gradevoli in collina e montagna rispetto che in pianura. Nel corso della giornata, l’irraggiamento solare può rompere tale gradiente, senza escludere che non si riformi la sera stessa. Nel caso di condizioni anticicloniche perduranti, come sta avvenendo in questo strano inverno, l’inversione termica può persistere anche per giorni.

In presenza di neve al suolo tocca chiamare in causa un effetto che ormai conosciamo bene: l’albedo. Una superficie innevata tende a riflettere i raggi solari, limitando il riscaldamento del suolo sottostante. Anche in questo caso, al tramonto ci sarà ben poco calore da rilasciare, e a raffreddarsi sarà la massa d’aria a contatto con la superficie terrestre.

Nel caso di vallate, l’inversione termica può generarsi per effetto del più rapido raffreddamento dei pendii al tramonto rispetto al fondovalle. In questo caso si verrà a formare una massa d’aria più fredda in corrispondenza dei pendii che, essendo più pesante degli strati sottostanti, tenderà a scendere verso il suolo, scalzando l’aria calda che salirà verso l’alto.

Da evidenziare che il fenomeno dell’inversione termica non è infinito in termini di quota. Esiste un limite oltre il quale si assiste al ripristino del canonico gradiente positivo, detto margine superiore dell’inversione.

In condizioni di inversione termica, come anticipato, si può assistere alla formazione di nebbie, foschie, nubi basse come conseguenza della formazione di questo strato di aria fredda e stabile, a contatto col terreno. In aree urbane, l’annullamento del rimescolamento verticale dell’aria favorisce il persistere degli inquinanti, il famoso smog.

Inversione termica in quota

Gli esempi riportati rientrano nella categoria “inversione termica al suolo”. Esiste anche un fenomeno noto come “inversione termica in quota”, che si verifica a una quota intermedia della troposfera. In questo caso il gradiente positivo si verifica a partire da un cosiddetto margine inferiore dell’inversione, a causa di fenomeni di subsidenza legati a condizioni anticicloniche. Senza entrare nel dettaglio in argomenti ostili, condizioni di alta pressione si associano a moti discendenti lungo la colonna atmosferica. Scendendo di quota, l’aria tenderà a riscaldarsi per effetto della compressione adiabatica.

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