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Fig. 1

GRADIENTE TERMICO VERTICALE

L'aria cosi' come e' trasparente alla luce lo e' anche all'irraggiamento termico del sole che attraversa tutta l'atmosfera e raggiunge il terreno dove viene assorbito, qui cede tutta la sua energia riscaldando il suolo che a sua volta riscalda l'aria a contatto con esso  per conduzione e convezione. Questa e' la ragione per cui salendo in quota l'aria si raffredda, o meglio e' l'aria a contatto con il suolo che si riscalda.

La diminuzione della temperatura varia a seconda del luogo e delle stagioni, ma con buona approssimazione si puo' ritenere che alle nostre latitudini la temperatura diminuisca di 6°C ogni 1000 metri fino ad una quota di circa 12000 metri, questa diminuzione prende il nome di GRADIENTE TERMICO VERTICALE.

In stato di quiete, senza vento, se al livello del mare siamo a 20°C a 4000 m. siamo a -4°C. (Vedi Fig.1)

Fig. 2

MOVIMENTI ASCENDENTI

L'aria non sempre e' in stato di quiete, immobile, ma puo' essere costretta a sollevarsi.

L'aria calda e' piu' leggera di quella fredda e tende a salire creando dei MOVIMENTI ASCENDENTI di masse d'aria, salendo in quota trova pressioni via via inferiori e di conseguenza l'aria si espande (espansione adiabatica, senza scambi di calore con l'esterno), questa espansione causa un raffreddamento dell'aria, in questo caso il gradiente termico verticale non e' piu' vero, perche' l'aria si raffredda per espansione adiabatica e non perche' e' piu' lontana dal terreno, anzi queste masse d'aria provengono proprio dal terreno. Questo nuovo "gradiente termico" puo' essere calcolato intorno ai 10°C ogni 1000 metri. (Vedi Fig.2).

L'aria raffreddandosi puo' raggiungere la sua temperatura di rugiada, in questo caso si ha condensazione di vapore, si formano le goccioline e quindi le nubi. Come in tutti i passaggi di stato da gas a liquido (vapore-goccioline) si ha una restituzione di calore, l'ambiente si scalda, ma l'aria continua a salire raffreddandosi, la concomitanza dei due fenomeni riduce il gradiente termico verticale a 5°C ogni 1000 metri.

Capire questo fenomeno e' essenziale per capire la formazione del föhn e dello stau.

Fig. 3

L'aria può essere costretta a sollevarsi non solo per l'irraggiamento termico, ma spinta da forti venti contro una catena montuosa.

Se l'aria è molto secca non si avra' condensazione di nubi, per contro in quota si avranno temperature bassissime, se al livello del mare siamo a 20°C a 3000 m. siamo gia' a -10°C (vedi Fig.3).

Tenete ben presente questo fenomeno quando fate gite in montagna con previsioni di forti venti, perche' oltre a temperature basse (-10°C a 3000 m. nell'esempio) vi e' anche il vento forte, e -10°C con un vento a 60 Km/ora (che non e' poi tanto forte) equivale ad un effetto sul corpo umano pari a circa -35°C senza vento!

Fig. 4

FÖHN E STAU

Se l'aria è umida (aria atlantica o mediterranea) si avrà condensazione di nubi.

Sul lato sopravvento (Stau) si formano forti correnti ascendenti di aria, siamo in una situazione equivalente a quella vista i Fig.2, quando l'aria raggiunge la temperatura di rugiada il vapore condensa e si formano le nubi, l'umidita' viene eliminata sotto forma di pioggia, tali piogge possono essere anche molto copiose e perdurano fino a quando persiste questa situazione.

Appena superato il crinale l'aria precipita verso il basso, si ha esattamente il fenomeno opposto, l'aria si riscalda per compressione adiabatica, fino a quando contiene goccioline allo stato liquido queste evaporano raffreddando l'aria, il riscaldamento si riduce a 5°C ogni 1000 metri,  quando tutte le goccioline saranno evaporate sara' di 10°C ogni 1000 metri. Ma quasi tutto il vapore contenuto nell'aria e' stato eliminato sotto forma di pioggia sul lato dello stau, per cui si puo' ragionevolmente calcolare tutto il versante sottovento (föhn) con un gradiente termico di 10°C ogni 1000 metri.

Nell'esempio di Fig.4 sul lato sopravvento (STAU) dalla quota di 1000 m fino a 3000  m la temperatura scende di 5°C ogni 1000 m, mentre su quello opposto (FÖHN) sale di 10°C ogni 1000 m, per cui se sul lato sopravvento abbiamo 20°C, sottovento avremo 30°C. Ecco perche' il föhn e' un vento caldo e secco.