La temperatura non è l’unico parametro da considerare per poter capire se vedremo pioggia o neve: esistono altri parametri da considerare.
Perché piove con temperatura vicina allo zero? Oppure, perché sta nevicando nonostante il termometro segni valori positivi anche di molto sopra lo 0°? In inverno, ma non solo, può capitare di trovarsi in queste situazioni “insolite” ma che hanno una spiegazione scientifica.
La temperatura dell’aria, infatti, è un parametro importante ma non l’unico da prendere in considerazione in fatto di previsione di neve o pioggia. Esistono altri parametri che diventano determinanti in alcune situazioni al limite. Per comprenderli bisogna apprendere anche alcune nozioni di fisica.
PREMESSA
Di cosa è formata l’aria? Da una miscela di gas (azoto 78%, ossigeno 21%, argon 1%, anidride carbonica 0.03%, ecc.) che va sotto il nome di aria secca + una componente “umida” che è l’acqua sotto forma di vapore acqueo (con un percentuale che in troposfera va dall’0% al 4/6%).
Perché la percentuale di vapore acqueo è variabile in troposfera (cioè nella zona di atmosfera dove avvengono tutti i fenomeni meteorologici)? Perchè in base alla temperatura dell’aria (T°) e la pressione (Pa) anche il limite di vapore che può essere contenuto in un volume di aria (1m3 – un metro cubo) cambia. Per cui la quantità di vapore acqueo contenuto in 1m3 per definizione aumenta con la T° e diminuisce con la Pa.
Da questa tabella possiamo vedere come cambia il contenuto massimo di vapore acqueo a pressione costante con il crescere o decrescere della temperatura dell’aria. Fino a ridursi sotto lo 0.1gr/m3 a una temperatura sotto i -40°C.
| Temperatura dell’aria [°C] | Contenuto massimo di vapore acqueo[gr/m3] |
| +50 | 83.0 |
| +45 | 65.4 |
| +40 | 51.1 |
| +35 | 39.6 |
| +30 | 30.4 |
| +25 | 23.0 |
| +20 | 17.3 |
| +15 | 12.8 |
| +10 | 9.4 |
| +5 | 6.8 |
| 0 | 4.8 |
| -5 | 3.4 |
| -10 | 2.3 |
| -15 | 1.6 |
| -20 | 0.9 |
| <-40 | <0.1 |
Fa troppo freddo per nevicare! Quante volte abbiamo sentito questa affermazione? E’ un luogo comune, perché come potete vedere dalla tabella la neve può scendere anche con temperature di molto sotto lo zero, grazie alla presenza di vapore acqueo, anche se in percentuali minori rispetto a temperature più alte.
PUNTO DI RUGIADA
Quando assistiamo alla saturazione di un volume di aria a una determinata temperatura, si dice che quel volume di aria raggiunge il punto di rugiada. La temperatura di rugiada (DewPoint) per cui è la temperatura in cui a pressione costante l’aria diventa satura di vapore acqueo.
A questo punto qualsiasi eccedenza di vapore acqueo (sovrasaturazione) passerà allo stato liquido, avremo la formazione della nebbia, rugiada e con DP negativo della brina.
TRANSIZIONI DI FASE
Od ogni passaggio di fase gas-liquido, liquido-solido, ecc. assistiamo alla liberazione di energia o alla sottrazione di energia.
Ecco ad ogni transizione di fase, abbiamo bisogno di assorbire energia, oppure di rilasciarla. Da gas (vapore) a liquido (acqua) a solido (ghiaccio) liberiamo energia, al contrario invece il sistema richiede energia.
Ad esempio per la formazione di un temporale assistiamo all’evaporazione di una certa quantità di acqua (stiamo richiedendo energia al sistema), che poi viene liberata quando quel vapore si trasforma in pioggia.
Per capirci quando mangiamo stiamo sottraendo energia al sistema, che poi liberiamo quando facciamo attività fisica.
Ogni transizione per cui richiede o libera energia, energia che in termodinamica viene chiamata calore latente (Q). Per ogni transizione di fase il sistema richiede o rilascia un’energia (Q) diversa, che possiamo vedere nell’immagine sotto
LE TEMPERATURA DI BULBO UMIDO
Ora introduciamo la temperatura di bulbo umido (Twb), che come vedremo è fondamentale per capire se prima dell’arrivo di un rovescio vedremo neve o pioggia.
Se quindi il DewPoint ci indica la temperatura alla quale la massa d’aria si satura (quindi raggiunge il punto di rugiada). In breve la Twb ci indica la temperatura più bassa che potremo raggiungere, per effetto dell’evaporazione dell’acqua nell’aria a pressione costante, quando avremo raggiunto un livello di saturazione del 100%.
LA FORMULA PER CALCOLARE LA TEMPERATURA DI BULBO UMIDO
Se prendiamo una temperatura di 26°C a pressione costante di 1008hpa con umidità del 76%, Twb ci indicherà la temperatura con 100% di umidità (cioè satura), che nel nostro caso sarà di 22.79°C.
Formula di JEEVANANDA REDDY
- dove: Twb= temperatura di bulbo bagnato (in °C)
- T = temperatura di bulbo asciutto, cioè temperature dell’aria (in °C)
- Ur = umidità relativa (in %)
- p = pressione (in hPa).
Link per il calcolo in automatico
ALCUNI ESEMPI
Perchè durante un temporale la T° diminuisce molto velocemente? Per svariati motivi:
- stiamo assistendo all’evaporazione di un forte quantitativo di acqua, un temporale è come un grande aspirapolvere che raccoglie energia sottraendola all’ambiente circostante.
- le gocce di pioggia nella loro discesa non incontrano tutti strati di aria saturi, per cui una certa quantità evapora, fino a raggiungere la temperatura di equilibrio che è quella di bulbo umido, sottraendo quindi ulteriore energia/calore con conseguente calo della temperatura dell’aria circostante.
- Ovviamente non è solo questo, perché poi si aggiungono le correnti ascensionali e discensionali all’interno della cella temporalesca (aria calda che sale e aria fredda che discende).
Quello che accade sommariamente durante una precipitazione frontale e prolungata o durante un temporale, riassunto in questa tabella:
| Livello di temperatura di bulbo bagnato iniziale (°C) | ||
| Tipo di precipitazione | Al di sotto della quale cadrà neve | Al di sopra della quale la neve è improbabile |
| Prolungata frontale | +2,0 | +2.5 |
| Instabilità moderata o forte | +3,0 | +3.5 |
Da pioggia a neve in pochi km? Un altro fenomeno interessante è quando assistiamo al graduale calo della quota neve e quindi della temperatura nelle vallate appenniniche, alpine o collinari, dove il rimescolamento dell’aria è fortemente ridotto. Cosa accade? I fiocchi di neve fondendosi richiedono energia/calore all’ambiente circostante, molta di più di quella che liberano per condensarsi (vedi immagine sopra), quindi pian piano la T° cala con la trasformazione della pioggia in neve.
Perché nevica con T° dell’aria di molti gradi sopra lo zero? Quando la T dello strato d’aria in cui ci troviamo è positiva, ma abbiamo valori di umidità (Ur) molto bassi, accade che le gocce di pioggia o i fiocchi di neve, nel raggiungere il suolo evaporano o fondono, sottraendo energia/calore all’ambiente circostante e diminuendo la T° dell’aria. Ovviamente non tutta la pioggia o i fiocchi di neve evaporano o fondono, per cui assistiamo inizialmente a nevicate (solitamente con neve tonda o graupel) anche con T° di molto positive (6-7°C ad esempio).
Questo accadrà finché, durante la precipitazione, la T° dell’aria non avrà raggiunto quella condizione di equilibrio indicata dalla Twb prima dell’evento. Se prima dell’evento la Twb sarà stata negativa, vedremo ancora nevicare, se invece la Twb sarà stata positiva, anche se inizialmente avremo visto nevicare, la neve si trasformerà in pioggia.
Perhché a volte nevica con +2°C o piove con +0.5/0°C? Questo accade solitamente quando i fiocchi di neve passano attraverso strati di aria con T° positiva e con Twb anch’essa positiva, anche se la T° dell’aria (temperatura dell’aria secca) ci indica un valore di +0/+0.5°C, non è detto che il fiocco riesca a raggiungere il suolo, molto dipenderà dall’altezza dello strato, che favorirà o meno la sua fusione.
Perché a volte nevica in pianura e piove in collina? O perché assistiamo alla pioggia che congela al suolo (gelicidio)? Sono fenomeni più rari che hanno bisogno delle giuste condizioni.
- Nel primo caso il fiocco di neve attraversa strati di aria a media quota con Twb positivi, il fiocco a questo punto fonde (piove in collina), ma allo stesso tempo sottrae energia/calore all’ambiente circostante, ricongelandosi nuovamente nello strato successivo (nevica in pianura).
- Nel secondo caso assistiamo sempre a strati con Twb positivi a media quota, ma in questo caso il fiocco non riesce a ricongelarsi e cadendo al suolo, congela.
L’IMPORTANZA DEI RADIOSONDAGGI
Si può ben capire che in queste condizioni limite, la previsione per un meteorologo diventa molto difficile, perché per fare una previsione perfetta dovremmo disporre di una serie di radiosondaggi per ogni zona micro-climatica.
Se le stazioni meteo ti calcolano la temperature, pressione e umidità solamente ad una determinata altitudine, tramite i palloni sonda riusciamo ad avere questi parametri lungo tutto la colonna d’aria (fino a 10km e oltre).
Queste situazione limite in Puglia e Basilicata è accaduta ad esempio nell’ondata del 2012 e nella scorsa ondata del Febbraio 2021, dove ci sono state irruzioni di aria fredda polare-continentale (per cui molto fredda nei bassi strati), con formazioni di minimi di bassa pressione e richiamo di masse d’aria più calda e umida alle medie quote.
Molte polemiche ci sono state in quel caso, perché avevamo sbagliato le previsioni della quota neve per alcune zone, ma che ora potrete ben capire, dipendevano da svariati fattori tra cui: la molteplicità dei micro-climi pugliesi-lucani e la mancanza di una fitta rete di dati lungo la colonna d’aria (radiosondaggi).
Per cui in questi casi solamente il nowcasting ci aiuta a comprendere esattamente la condizione della colonna d’aria, grazie alla segnalazioni a varie altitudini, e poter quindi modificare la previsione di partenza.
