Ciclo diurno

Andamento tipico di radiazione, temperatura e ventilazione nel corso della giornata

Premessa

Sebbene ad alte quote i dati rilevati dalle radiosonde sono determinati esclusivamente dalla circolazione generale, lo stesso non si può dire per quanto concerne le stazioni di superficie, sulle quali pesano numerosi fattori locali che dipendono strettamente dal ciclo diurno di riscaldamento del suolo e che pertanto tendono a ripetersi con un periodo di 24 ore, sommandosi agli effetti del tempo su vasta scala.

Il Sole

Il Sole è il motore primario di questi fenomeni locali, poichè rappresenta la fonte di energia che ne stimola la genesi. La nostra stella irradia la Terra con una potenza di 1367 W/m², un quantità nota come "costante solare". Partendo da questo dato e stimando che l'atmosfera priva di nubi rifletta circa il 30% di questa radiazione, senza tralasciare che alla nostra latitudine in piena estate i raggi ci giungono con un'inclinazione di 22° rispetto alla verticale, tramite un breve calcolo possiamo ottenere che la radiazione solare che raggiunge il nostro suolo ammonta a circa 887 W/m². Come si vede nel grafico sottostante, il valore raggiunto nel momento di massimo soleggiamento, corrispondente alle 13 ora legale (12 ora solare), approssima molto la cifra calcolata. Uno sguardo attento avrà sicuramente colto anche i due "piedi" della curva di radiazione. Ebbene, quella è la luce diffusa dall'atmosfera, che si presenta per alcuni minuti precedenti all'alba (aura) e in maniera speculare per altrettanti minuti dopo il tramonto (crepuscolo). Si tratta di una radiazione molto debole, non in grado di fornire calore al terreno poichè troppo indiretta.

Radiazione solare

Radiazione, temperatura e vento

Il "grafico 1" confronta la radiazione solare e l'andamento della temperatura nella giornata completamente serena del 27 giugno, data immediatamente successiva al solstizio d'estate. Ciò che salta all'occhio, e che a prima vista può sembrare controintuitivo, è che l'evoluzione del quadro termico segue con un po' di ritardo l'andamento della radiazione. Questo si manifesta perchè non appena la radiazione si intensifica, alcune ore dopo l'alba, il suolo inizia a scaldarsi più rapidamente dell'aria adiacente, e così finisce per cederle calore, fin tanto che questa, diminuendo conseguentemente di densità, viene scalzata da quella più fresca soprastante, attivando così delle brezze soprattutto nelle prime ore del dì, ovvero nel momento in cui la differenza termica suolo-aria è massima. Questo rimescolamento costante limita la corsa del termometro, rimandando così il picco di temperatura solitamente di 4/5 ore. La minima, invece, come da aspettative viene raggiunta dopo il massimo numero di ore di buio, appena prima dell'alba, grazie anche alla generale calma di vento durante le ore notturne, con il conseguente massimo raffreddamento delle superfici e dell'aria a contatto con esse. Grazie a questa inversione, che ha reso l'aria al suolo particolarmente più densa di quella posta al di sopra, il riscaldamento di questa ha potuto procedere indisturbato e molto rapido durante le prime ore di luce, proprio perchè occorreva un notevole aumento della sua temperatura prima di trovarsi più calda di quella soprastante e di conseguenza meno densa. Le brezze mattutine, frutto dei moti convettivi dovuti proprio a queste differenze di densità, si sono attivate solo dopo alcune ore di velocissimo riscaldamento. Dal "grafico 4", relativo alla radiazione e all'intensità del vento, si può cogliere come nella notte il vento spiri principalmente da SW: si tratta di brezze di monte, provenienti dall'Appennino, che rispetto a noi è situato a SW. Tuttavia, questo fenomeno si può riscontrare in prossimità di tutte le catene montuose della Val Padana, che si configura per l'appunto come una gigantesca conca che favorisce queste dinamiche eoliche ben descritte nella climatologia della vallate minori. Peratnto, in una località dell'Oltrepò tale brezza proverrà tra S e SE, mentre in Piemonte giungerà da W, in Brianza da NE, e così via. Nei primi minuti di soleggiamento, come già detto, tutta l'energia assorbita dal suolo viene ceduta al medesimo strato di aria, poichè non c'è ventilazione, e questo permette un rapido riscaldamento fin tanto che non si attiva la convezione. Come si vede dal "grafico 3", la ventilazione in continuo aumento impone un significativo rallentamento del riscaldamento all'incirca da metà mattina, quando le brezze raggiungono la loro massima intensità. Si noti che, a questo punto, non si tratta più di brezze di monte bensì di brezze di valle ("grafico 5"), che generalmente provengono dapprima da NW e poi ruotano lentamente da NE. Nel corso del pomeriggio si assiste generalmente ad una diminuzione nella loro intensità, a meno dell'intervento di altri fattori legati alla circolazione su vasta scala, ma questi risultano facilmente riconoscibili grazie a direzioni non tipiche del ciclo diurno (per esempio inserimenti da E, come si vede nel pomeriggio).

Grafico 1 - Radiazione e temperatura

Grafico 3 - Vento e temperatura

Grafico 4 - Radiazione e vento

Grafico 5 - Intensità e direzione del vento