Inversione termica: di cosa si tratta

Gradiente termico verticale

Di norma, nella troposfera, la parte dell’atmosfera più prossima alla superficie terrestre, la temperatura dell’aria diminuisce all’aumentare della quota altimetrica e decresce in media di circa 6-7°C ogni km. Questa variazione della temperatura con la quota prende il nome di gradiente termico verticale ed è normalmente negativo in libera atmosfera. Questo andamento di temperatura è prodotto dal tipico movimento convettivo, ovvero convettivo, di una massa d’aria quando viene riscaldata dalla superficie terrestre. I raggi del Sole riscaldano il suolo che a sua volta cede calore alla massa d’aria ad esso adiacente. Questa, più calda e più leggera, inizia a salire verso l’alto dove incontra pressioni atmosferiche inferiori che le permettono di espandersi e di raffreddarsi. Il valore del gradiente termico pari a 7°C ogni 1000 m è un valore di media, che può ad esempio essere più elevato durante i temporali e i fenomeni di instabilità atmosferica o in corrispondenza di elevato riscaldamento proveniente dal suolo, come avviene nei deserti.

Inversione termica

Accade talvolta, in particolari condizioni meteorologiche, che la temperatura in quota sia più elevata di quella al suolo. Questo fenomeno, in cui il gradiente termico verticale è positivo, ovvero opposto a quanto sopra riportato, prende il nome di inversione termica.

Origine

Questo evento si verifica con più frequenza e maggiore intensità durante la stagione invernale e in concomitanza con i periodi di stabilità atmosferica e può avere origine sia al suolo che in quota.

Nel primo caso, durante le giornate invernali, il Sole irraggia la superficie terrestre per poche ore al giorno e i suoi raggi arrivano più inclinati rispetto al periodo estivo. La Terra quindi non accumula grandi quantità di calore che, a partire dal calar del Sole, vengono cedute rapidamente per irraggiamento, con il conseguente raffreddamento della superficie terrestre. La massa d’aria che si trova a contatto con il suolo si raffredda anch’essa rapidamente (cedendo calore al terreno) e raggiungendo così temperature più basse rispetto a quella degli strati superiori. Si viene quindi a creare una situazione atmosferica in cui le temperature in pianura sono inferiori rispetto a quelle misurate in collina o in montagna. Il fenomeno tende a persistere durante la notte e raggiunge il suo apice nelle ore dell’alba. Le condizioni di cielo sereno e l’assenza di vento che, rimescolando l’aria, potrebbe uniformare le temperature, favoriscono il perdurare dell’evento.

L’insolazione diurna è solitamente in grado di “rompere” lo strato di inversione termica (e ristabilire il gradiente termico negativo), che però può nuovamente formarsi nelle successive ore notturne. In presenza di fenomeni molto intensi è possibile che l’inversione termica permanga per più giorni consecutivi, soprattutto durante le condizioni anticicloniche del periodo invernale.

L’inversione termica si genera anche in presenza di neve: a causa della sua elevata albedo, la neve riflette fortemente la radiazione solare incidente facendo sì che i raggi del Sole non riescano a riscaldare il suolo. Al tramonto, l’irraggiamento della superficie terrestre è estremamente contenuto e lo strato d’aria a contatto con essa si raffredda velocemente assumendo temperature inferiori rispetto a quelle presenti alle quote superiori.

L’inversione termica che invece ha origine in quota si verifica per effetto della subsidenza atmosferica, ovvero quel movimento discendente delle massa d’aria tipico delle condizioni anticicloniche legate alla circolazione atmosferica. In questo caso, l’aria discende nell’area centrale dell’anticiclone e man mano che la quota diminuisce, si riscalda perché sottoposta a compressione adiabatica (senza scambi di calore con l'esterno).

Effetti

In entrambi i casi viene a crearsi uno strato prossimo al suolo dove la temperatura è inferiore a quella dello strato superiore, che è quello di inversione termica. Questo strato è stabile rispetto al classico moto di convezione verso l’alto e non permette il rimescolamento verticale. Nello strato inferiore, quello più freddo, hanno quindi spesso origine nebbie e foschie e, in prossimità delle grandi aree urbane, il mancato rimescolamento dell’aria non favorisce la dispersione degli inquinanti che rimangono “intrappolati” nello strato più basso, peggiorando la qualità dell’aria.

Un analogo fenomeno di inversione termica si verifica nelle valli montane: i pendii, al

tramonto, tendono a raffreddarsi più rapidamente rispetto a quanto accade in valle. L’aria fredda, più densa e più pesante, tende a scendere lungo il pendio e a “scalzare” l’aria più calda che a sua volta sale di quota. In questo modo ha origine l’inversione termica e nel fondovalle le temperature sono più basse che in cima i pendii.

Un esempio

Durante la stagione invernale, in Pianura Padana si assiste spesso ad episodi di inversione termica, favoriti anche dalla forte stabilità atmosferica che caratterizza l’area. In questa zona, tipiche differenze di temperatura tra suolo e quota si aggirano fino anche a 10°C.