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Didattica meteo

La temperatura potenziale si definisce come la temperatura che una massa d'aria avrebbe se trasportata adiabaticamente dalla sua quota Z fino al livello del mare.


Θ= T(z)+10z

Con Θ si indica la Temperatura potenziale.

Come si deduce dal termine 10 stiamo parlando di aria secca, ovvero lontana dalla saturazione, per la quale il gradiente termico verticale è di 10c/Km. Ricordo che per processo "adiabatico" si intende un processo termodinamico in cui il sistema scambia lavoro e massa con l'univeso esterno ma non calore. In sostanza una compressione adiabatica coinvolge una massa d'aria riscaldandola non perchè viene a contatto con masse d'aria più calde (avvezione calda) ma per la sola compressione.

L'applicazione più importante legata alla temperatura potenziale è la stima della stabilità della colonna d'aria. Possiamo riscontrare 3 casi:

1) Atmosfera subadiabatica
In questo caso il gradiente termico verticale reale della colonna d'aria è inferiore a 1c/100m. Una colonna d'aria di questo genere, tipica delle inversioni termiche invernali e, in generale, oltre i 1500m d'altezza, inibisce i moti convettivi. Infatti l'ipotetica massa d'aria, che dal terreno si dovesse alzare, andrebbe incontro ad un raffreddamento di 1c/100m. L'aria circostante, però, sarebbe in ogni punto più calda poichè il gradiente termico è inferiore a quello adiabatico. Quindi la nostra massa d'aria più fredda e più densa dell'aria circostante tornerebbe a scendere. I moti verticali sono quindi inibiti.

2) Atmosfera adiabatica
In questo caso il gradiente reale della colonna d'aria è esattamente 1c/100m. Questa è un'atmosfera neutra che ne inibisce ne incentiva i moti verticali.

3) Atmosfera superadiabatica
In questo caso il gradiente termico reale della colonna d'aria è superiore ai 10c/1km. I moti convettivi sono quindi incentivati poichè, l'ipotetica massa d'aria in salita, raffreddandosi di 10c/1Km, si troverebbe in ogni punto ad una temperatura superiore, quindi meno densa, più leggera dell'aria circostante e per questo in grado di continuare il suo moto verticale.

Sostanzialmente la stabilità dipende dal gradiente termico verticale della colonna d'aria. Ma poichè la temperatura potenziale coincide con le adiabatiche secche presenti nei diagrammi areologici (radiosondaggi) possiamo affermare quanto segue:

Δ (Θ) / Δ Z > 0 Atmosfera stabile
Δ (Θ) / Δ Z = 0 Atmosfera neutra
Δ (Θ) / Δ Z < 0 Atmosfera instabile


Abbiamo, cioè, legato il concetto di temperatura potenziale al gradiente termico verticale dell'Atmosfera. Per comprendere meglio sviluppiamo i passaggi per l'atmosfera stabile:

Supponiamo Z2 una quota superiore a Z1, allora

Θ2=T2 + 10Z2

Θ1=T1 + 10Z1

Affinche vi sia stabilità occorre che la particella d'aria a una data quota sia potenzialmente più calda di quella ad una quota sottostante. Questo è facilmente intuibile dalla relazione tra stabilità atmosferica e gradiente termico verticale che abbiamo appena visto. Infatti se una particella a quote inferiori fosse potenzialmente più calda di una a quote superiori, salendo di quota si raffredderebbe adiabaticamente di 1c/100m trovandosi comunque a temperature superiori alla massa d'aria circostante. quindi il suo moto verticale continuerebbe e ciò contrasta con la nostra ipotesi di stabilità.

Quindi

Θ2 > Θ1

Θ2 - Θ1 > 0   Poiche Z2-Z1 = Δ (Z)  > 0

Δ(Θ) /  Δ (Z)  > 0

Nei LAM troviamo spesso l'indicazione della temperatura potenziale: se ad una data quota, nell'ipotesi che la temperatura reale è uguale in due zone contigue, riscontriamo Temperature potenziali differenti, possiamo affermare che dove è superiore avremo una colonna d'aria instabile che favorirà i moti convettivi.

Angelo Amicarelli