28 February 2017

Nubi: quelle che raffreddano e quelle che … riscaldano

Una interessante scoperta ha portato in risalto un importante argomento relativo al bilancio radiativo dipendente dalle nubi. I risultati di questa ricerca, basata su dati osservati da satellite a partire dagli anni ’80 e pubblicata sulla rivista scientifica Nature, hanno dimostrato un cambiamento nella distribuzione delle masse nuvolose. Ne avevamo già parlato in questo articolo e oggi, grazie ad una nota didattica messa a disposizione dal Prof. Vincenzo Ferrara, possiamo approfondire il tema che lega le nubi al bilancio radiativo dell’atmosfera.

1) NUBI BASSE. Le nubi che sono vicine al livello del suolo e che sono anche più dense e consistenti, riflettono quasi totalmente verso lo spazio la radiazione ad onda corta proveniente dal sole (solo una minima parte viene trasmessa al suolo). Assorbono, invece, la radiazione infrarossa proveniente soprattutto dalla superficie terrestre e la re-irradiano in tutte le direzioni.

Nel bilancio complessivo succede questo:
Le nubi basse impediscono alla radiazione solare di raggiungere il suolo e di riscaldarlo (effetto raffreddante), ma in compenso (assorbendo e re-irraggiando ad onda lunga) mantengono il calore emesso dal suolo che non è disperso (effetto riscaldante). Le nuvole basse, in pratica eliminano la radiazione a onda corta incidente ma, come un thermos, mantengono e fanno ricircolare quella pre-esistente a onda lunga. Quindi, se non ci sono perdite, il calore viene mantenuto, altrimenti c’è un raffreddamento.

2) NUBI ALTE. Le nubi alte, che sono generalmente sottili e più rarefatte, fanno invece passare quasi indisturbata la radiazione solare ad onda corta proveniente dal sole (solo una minima parte viene riflessa verso lo spazio). La radiazione solare a onda corta può così giungere al suolo e riscaldarlo. E il suolo, una volta riscaldato, emette poi radiazione termica a onda lunga. La radiazione ad onda lunga emessa dal suolo, esattamente come per le nubi basse, viene assorbita dalle nubi alte e re-irradiata in tutte le direzioni

Nel bilancio complessivo succede questo:
Le nubi alte NON impediscono alla radiazione solare di giungere (in gran parte) al suolo, quindi non hanno un effetto raffreddante, ma assorbendo la radiazione infrarossa che viene dal basso, funzionano come un coperchio termico della troposfera. Insomma, le nubi alte non eliminano la radiazione ad onda corta incidente, e assorbono la radiazione ad onda lunga proveniente dalla troposfera e cioè sia quella già pre-esistente, sia quella aggiuntiva proveniente dal riscaldamento del suolo a causa della radiazione ad onda corta che le nubi alte non hanno impedito di passare. Quindi, con le nubi alte c’è, in pratica, un guadagno di calore

3) RAFFREDDAMENTO STATOSFERICO. Inoltre, le nubi alte provocano un altro effetto: assorbendo e ri-emettendo la radiazione infrarossa in tutte le direzioni provocano, verso l’alto, un irrobustimento della tropopausa (sia in termini di una più accentuata inversione del gradiente termico verticale, sia in termini di un maggiore spessore isotermico lungo la verticale). Con una tropopausa più calda e più spessa aumenta di conseguenza l’irraggiamento verso lo spazio e aumenta il raffreddamento della stratosfera. In altre parole con una troposfera più calda si favorisce il raffreddamento della stratosfera. E viceversa come ci insegnano alcuni episodi meteorologici di forte raffreddamento stratosferico invernale che causano, al suolo, inverni molto miti.

Prof. Vincenzo Ferrara

Adattamento Luca Angelini

Nubi: quelle che raffreddano e quelle che … riscaldano

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