Uno dei fenomeni abbastanza frequenti in Meteorologia, ma poco conosciuti dai profani, è la cosiddetta Inversione Termica.

Vediamo di cosa si tratta: per capire meglio la faccenda bisogna sapere che la temperatura dell’aria varia con la quota, partendo dal suolo.

Questo avviene perché più ci si allontana dal terreno e più il calore disperso dalla terra viene dissipato in atmosfera e il riscaldamento solare non riesce a scaldare l’aria in maniera efficace. La diminuzione di temperatura e la differenza tra suolo e alta quota viene detta Gradiente Termico.

Normalmente tale gradiente è di circa 0.65°C ogni 100 m di altezza dal livello marino. Vale a dire che se a 0 m ( livello marino ) abbiamo 25°C a 100 m, salendo in verticale sulla zona, ne avremo circa 24.3 ( arrotondato a 24 °C ). Questo fattore varia da circa 0.5°C a circa 1.0°C secondo varie condizioni meteo del momento ( avvezioni calde o fredde, venti in quota, presenza di nuclei freddi in quota o di espansioni calde anticicloniche ecc.).

Ma la temperatura non scende continuamente allo stesso modo ne infinitamente con la quota.

Partendo dal suolo si possono avere delle zone dove si presentano strati di aria più calda del normale e questi si dispongono a mo’ di scalino ( una sorta di zona di transizione, più o meno brusca e  spessa ) nel quale la temperatura subisce un’impennata verso valori più alti.

Una di queste zone è presente in permanenza nell’alta Troposfera verso i 10.000 - 11.000 m.

A questa quota la temperatura è sempre molto bassa in ogni stagione e raggiunge picchi di -56° - 60°C. Ma sopra tali quote improvvisamente l’aria riprende a scaldarsi creando una sorta di tappo che blocca la convezione (salita di aria calda) e lo sviluppo delle nubi, in particolare quelle cumuliformi ( cumulonembi ).

Ecco perché tali nubi si arrestano a quelle altezze espandendosi lateralmente e creando la forma detta Incudine, che poi viene stirata dai venti di alta quota.

Questa linea di transizione termica è detta Tropopausa, essendo il limite di passaggio tra la Troposfera e la Stratosfera.

Questa Inversione è permanente, pur variando di intensità e di quota e con la latitudine, perché è fisiologicamente legata alla dinamica dell’Atmosfera.

Essa varia, come detto, con le stagioni e con la latitudine. Più alta in Estate e più bassa in Inverno. Più bassa alle alte latitudini e più alta ai Tropici e all’Equatore.

Per fare alcuni esempi basti pensare che ai Poli detta zona si trova circa sugli 8.000 m mentre ai Tropici arriva sui 16.000 m o più.

Questo è anche dovuto alla rotazione terrestre che creando forza centrifuga espande l’atmosfera all’Equatore  ( dove maggiore è la velocità angolare del pianeta ) e complice anche la maggiore quantità di calore presente che “gonfia” la massa d’aria verso l’alto.

Altre Inversioni sono presenti a quote più alte ma qui esaminerò quelle che ci interessano; cioè quelle in Troposfera.

Ecco un grafico:

Come si vede, la (1) temperatura diminuisce dal suolo, caldo, a parecchi gradi sotto zero ad alta quota e poi, a circa 10.000m, ricomincia a salire impedendo alla nube in sviluppo di elevarsi ulteriormente di quota. Accade nei comuni temporali ed è la causa della formazione della classica Incudine.

Ma l’Inversione Termica, come ho detto prima, può avvenire a varie quote in seguito ad avvezioni di aria più calda o fredda.

Molto comune è l’Inversione Termica presso il suolo.

Quando il cielo è sereno il terreno irradia calore verso lo spazio e, se c’è una situazione di Alta Pressione con venti deboli o assenti e poco o nullo rimescolamento dell’aria, si forma uno strato di aria fredda che ristagna presso il terreno ed entro poche decine di metri, massimo alcune centinaia..

Questo strato, essendo più pesante, rimane a livello del suolo e con la condensazione dell’umidità origina le temute nebbie di tipo Padano.

Nella stagione calda invece si ha lo Smog o la Foschia dato che non vi è aria molto fredda in gioco o quando l’umidità dell’aria non è abbastanza elevata.

Questo avviene anche nelle valli e nelle conche situate sulle Alpi e gli Appennini dove sono frequenti queste ”pozze di aria fredda” ristagnante.

In tale caso l’Inversione è rovesciata infatti si va da temperature piuttosto fredde presso il suolo a temperature che salgono lentamente con la quota finché, ad un certo punto, la temperatura scende bruscamente determinando l’Inversione suddetta.

Frequente in Inverno ma anche in altre stagioni essa produce le Nebbie, le Foschie ( Smog ) e le Nubi basse che tormentano spesso le nostre città, specie quelle della Padana o di zone di vallata e conca fra i monti.

Ecco due grafici e qualche foto.

Qui la Nebbia rimane confinata sotto i 200m poiché la temperatura sale e poi bruscamente scende come normalmente fa. Quindi la convezione che forma la (2) Nebbia ( che è una nube al suolo ) viene interrotta come da un coperchio, appunto l’Inversione Termica.

Lo stesso accade nelle vallate e conche in quota.

Inversione a bassa quota. Le nubi rimangono confinate nella vallata senza riuscire a salire liberamente. Il cosiddetto “mare di nubi”.

Sotto fa freddo e può piovigginare, sopra paradossalmente fa più caldo ed è una bella giornata primaverile. Qui l’aria fredda stagna al suolo mentre in quota la temperatura sale, fino ad un certo livello. Nel caso raffigurato c’erano 8°C a 700m con pioviggine e ben 22°C a oltre 1.000m con sole.

Sui fiumi, laghi, stagni ecc. L’Inversione può ridursi ad 1 solo metro di spessore originando quelle nebbioline sottili, simili a fumo sull’acqua.*

Inversione multipla in quota. Ogni strato nuvoloso resta confinato sotto la propria Inversione Termica. Generata da correnti a temperatura diversa alle varie quote.

Nebbia gelata. Un caso di Inversione al suolo. Accade in giornate molto fredde

con temperature ben al di sotto dello zero.

Nebbia da Inversione in sollevamento.

Quando il Sole scalda il  terreno e l’aria l’Inversione generalmente scompare determinando la scomparsa e il sollevamento di Nebbie o Nubi basse.

Cambiamenti meteorologici ( Vento, precipitazioni ecc… ) distruggono l’Inversione.

L’Inversione Termica è anche alla base della formazione di Brina e Rugiada che si originano in seguito alla presenza di una pellicola di aria fredda intorno al suolo o ad oggetti presenti nell’ambiente. Come nel caso della Nebbia classica da Inversione questo sottile strato fa condensare l’umidità dell’aria in Brina ( da 0 a sottozero ) o Rugiada ( soprazero ).

Questo è il caso limite  più estremo dell’Inversione ( più sottile).

*Se lo strato è un po’ più spesso si ha l’acqua “fumante”, quel fenomeno che dà alla superficie di un bacino idrico, un fiume, uno stagno o lago l’aspetto simile a quello di fumo ( vapore condensato ) che aleggia sull’acqua.

Come si vede l’Inversione Termica è un fenomeno importante e spesso capace di determinare condizioni di disagio notevole: pensiamo allo Smog delle nostre città e alle Nebbie fitte che tanti incidenti creano nella stagione fredda.

Smog. Tipico caso prodotto da Inversione Termica vicino al suolo.

Nota

1- Le temperature negli esempi sono un po’ esagerate. In realtà per un’Inversione bastano pochi gradi o anche meno.

2- La Nebbia si forma per condensazione presso il suolo dell’aria satura di umidità (100%) e poi tende a salire lentamente essendo la massa d’aria leggermente più calda dell’ambiente circostante. Una volta raggiunta una quota dove la temperatura è eguale alla sua la massa in questione si ferma (equilibrio termico). L’aria fredda immediatamente al di sopra agisce come un tappo confinando la Nebbia