Perché in montagna fa più freddo, e quando salendo può fare più caldo?

In valle basta una maglietta, ma più in alto serve una giacca. Eppure l’aria calda non sale? L’aria che sale non mantiene la temperatura iniziale: quando la pressione circostante diminuisce, si espande e si raffredda. Insieme al riscaldamento della bassa atmosfera da parte della superficie terrestre, questo processo aiuta a capire perché nella troposfera la temperatura di solito diminuisce con la quota.

Di solito è importante. Un’inversione può rovesciare il profilo all’interno di uno strato. Inoltre, il raffreddamento di una particella d’aria in movimento è diverso dalla differenza misurata tra una valle e una vetta.

La superficie riscalda la bassa atmosfera

La radiazione solare riscalda la superficie terrestre. Questa scambia energia con l’aria attraverso radiazione termica, contatto diretto vicino al suolo e movimenti dell’aria. La convezione trasporta calore verso l’alto. La NOAA descrive questi trasferimenti come irraggiamento, conduzione e convezione.

L’atmosfera, quindi, non viene semplicemente scaldata dall’alto verso il basso come un oggetto sotto una lampada. Nella troposfera, lo strato più basso dove avvengono quasi tutti i fenomeni meteorologici, il profilo tipico mostra temperature più basse salendo. In altri strati possono aumentare, come illustra la guida della NOAA all’atmosfera.

Una vetta è un po’ più vicina al Sole rispetto alla valle, ma questa minuscola differenza di distanza non spiega il contrasto termico.

Che cosa succede a una particella d’aria che sale

Immagina un piccolo volume d’aria sollevato nell’atmosfera:

1. La pressione esterna diminuisce con la quota.
2. La particella si espande per adeguarsi alla pressione minore.
3. Espandendosi, compie lavoro sull’ambiente circostante. Senza un apporto compensativo di calore, la sua energia interna diminuisce e la temperatura scende.

Una variazione di temperatura senza scambio di calore è detta adiabatica. I cerchi nell’illustrazione rappresentano l’aumento del volume d’aria: non sono palloni reali né misure in scala.

L’aria calda può dunque salire e nel frattempo raffreddarsi. Per continuare a salire per galleggiamento deve rimanere più calda e meno densa dell’aria circostante alla stessa quota. «L’aria calda sale» non significa che si accumuli in alto senza raffreddarsi.

Due gradienti da distinguere

Per l’aria non satura, il modello della NOAA indica un raffreddamento adiabatico di circa 9,8 °C ogni 1.000 metri. Se l’aria raggiunge la saturazione e il vapore acqueo condensa, si libera calore. Il successivo raffreddamento è quindi più lento; il suo tasso non è una costante universale.

Un calcolo teorico: una particella parte da 20 °C e viene sollevata di 1.000 metri. Se resta non satura e non scambia calore, si ottiene 20 − 9,8 = 10,2 °C. Non è una previsione per la vetta. Due stazioni non osservano la stessa particella isolata; suolo, vento, umidità e situazione meteorologica influenzano le misure.

L’articolo su come si formano le nuvole approfondisce la condensazione. Quello sull’ombra pluviometrica spiega l’effetto di salita e discesa dell’aria sulle precipitazioni.

L’inversione: quando salendo si incontra aria più mite

Un’inversione termica è uno strato nel quale la temperatura aumenta con la quota. Sotto aria più calda può rimanere aria fredda vicino al terreno. Una valle fredda e nebbiosa può così trovarsi sotto un pendio con aria più mite.

Il Met Office descrive anche l’aria discendente nelle zone di alta pressione: si riscalda e può formare un coperchio sopra l’aria fredda al suolo. Le inversioni sono frequenti in inverno, ma possono verificarsi tutto l’anno. La sola nebbia non dimostra un’inversione; sopra quello strato la temperatura può tornare a diminuire.

Come confrontare valle e montagna

Scegli due stazioni vicine a quote diverse, per esempio, in un caso ipotetico, a 500 e 1.500 metri. Confronta lo stesso orario, controlla la quota delle stazioni e usa temperature dell’aria misurate ad altezze simili sopra il terreno locale. La temperatura di una roccia al sole è un’altra misura.

Annota prima la differenza reale: in alto fa davvero più freddo? Esamina poi nuvolosità, vento e situazione regionale. Per un’escursione usa una previsione di montagna, invece di trasformare un gradiente fisso in una previsione locale.

In LiveGlobe 3D puoi inquadrare il territorio: ruota e ingrandisci il globo, regola il rilievo nelle impostazioni e raggiungi una regione con la ricerca dei luoghi. L’app web prevede l’accesso con autenticazione; la ricerca dipende da dati esterni. Confronta poi le temperature presso una fonte meteorologica specializzata.

Esplora una catena montuosa familiare chiedendoti: sto descrivendo il raffreddamento dell’aria in movimento oppure le temperature realmente misurate a quote diverse?