Il cambiamento climatico sta alzando l'altezza della tropopausa anche in Italia, quali rischi?

La tropopausa divide la troposfera, ovvero quello strato di atmosfera vicino al suolo in cui hanno luogo i fenomeni meteorologici, dalla stratosfera. La sua altitudine può essere determinata sulla base del profilo della temperatura, misurato mediante i palloni sonda.

Sul territorio italiani, così come sul resto d’Europa e del Mediterraneo, l’altitudine della tropopausa ha un andamento annuale variabile, a seconda della stagione. Nel periodo estivo, durante il predominio dell’alta pressione, la tropopausa dinamica raggiunge le sue massime altezze, anche oltre i 13 km, mentre in inverno si abbassa sensibilmente.

Cos’è la troposfera?

La troposfera è lo strato d’aria più superficiale dell’atmosfera terrestre, dove hanno luogo tutti i fenomeni meteorologici che conosciamo. A dipendenza della situazione meteorologica e del rispettivo andamento della temperatura con l’aumentare della quota, questo strato è stabile, neutro o instabile e contiene grandi quantitativi di acqua e vapore acqueo.

La temperatura all’interno della troposfera diminuisce in genere con l’aumentare della quota. Sopra la troposfera si trova la stratosfera, dove è presente aria molto fredda e secchissima.

Essa è caratterizzata da un’elevata presenza di ozono. L’ozono assorbe la radiazione ultravioletta emessa dal sole riscaldando la stratosfera. Di conseguenza la temperatura nella stratosfera aumenta con la quota e raggiunge i valori più elevati sopra lo strato di ozono a un’altitudine di circa 50 km (corrispondente alla stratopausa). Per questa ragione, a differenza della troposfera, la stratosfera è molto stabile.

A cosa serve la tropopausa?

La tropopausa lo possiamo considerare come il confine naturale fra troposfera e stratosfera. E’ caratterizzata da una chiara inversione dell’andamento della temperatura e normalmente a questa quota si misurano i valori di temperatura più bassi presenti in questi due strati.

La sua altezza dipende molto dalla posizione geografica, dalla stagione e dal tipo di masse d’aria in circolazione. L’afflusso di masse d’aria di provenienza polare negli strati alti della troposfera abbassa l’altitudine della tropopausa. Al contrario, masse d’aria di provenienza subtropicale, più calde, innalzano la quota della tropopausa.

L’altitudine della tropopausa riveste un ruolo importante per il traffico aereo. Inoltre alla quota della tropopausa hanno luogo processi di scambio tra la troposfera e la stratosfera che hanno effetti sul bilancio radiativo della Terra, oltre ad effetti diretti sulla circolazione atmosferica nei bassi strati.

Come si calcola l’altezza della tropopausa?

L’altitudine della tropopausa corrisponde alla quota più bassa dell’atmosfera in cui l’aria si raffredda al massimo di 0,2 °C ogni 100 metri di quota. Inoltre, nello strato di 2 km sopra questa quota, non deve essere presente un raffreddamento superiore a 0,2 °C per 100 metri di altitudine.

Così come la quota dell’isoterma di zero gradi, anche l’altitudine della tropopausa può essere determinata sulla base del profilo della temperatura rilevato dai radiosondaggi. Il dato giornaliero è il risultato della media dei valori dei due radiosondaggi.

Andamento annuale

Nel periodo 1991-2020 il valore medio dell’altezza della tropopausa sul territorio italiano è di circa 12 km, con altezze leggermente superiori sulle regioni meridionali. Annualmente le massime altezze si raggiungono in estate, nel periodo compreso fra giugno e agosto.

In alcuni casi, sempre in estate, la tropopausa si può spingere oltre i 15 km di altezza, mentre è raro che scenda sotto di 10 km, se non in presenza di profonde circolazioni depressionarie, con intense avvezioni di vorticità positiva che favoriscono un sensibile abbassamento del limite della tropopausa.

Ad esempio, in alcune situazioni di forte instabilità, la tropopausa dinamica è scesa anche sotto i 6000 metri, favorendo invasioni di aria molto fredda e secca direttamente dalla stratosfera.

In tali contesti, con scorrimenti di aria stratosferica molto secca nell’alta troposfera, si possono originare delle fasi di forte maltempo che possono dare luogo anche ad insidiosi sistemi temporaleschi autorigeneranti, capaci di scaricare in poche ore precipitazioni di carattere torrenziale.

Recenti analisi hanno dimostrato come gran parte degli ultimi eventi alluvionali che hanno sconvolto l’Italia o le altre aree che si affacciano lungo il bacino del mar Mediterraneo siano da addebitare anche a queste iniezioni di masse d’aria più secche, che scendono dalla bassa stratosfera, tendono a far esplodere l’attività convettiva, specie se queste invasioni di aria secca si sovrappongono sopra flussi caldo e molto umido, presenti nella media e bassa troposfera.

Tropopausa sempre più alta, temporali più forti

Il repentino aumento delle temperature medie, indotto dal cambiamento climatico, sta favorendo, di conseguenza, anche un aumento dell’altezza media della tropopausa dinamica sul territorio italiano, almeno rispetto le ultime medie climatiche, del periodo 1960-2000.

Il maggiore innalzamento si registra in primavera (circa 500 metri in più) e in estate. In inverno il rialzo è un po’ meno marcato, mentre per l’autunno non può ancora essere messa in evidenza alcuna tendenza significativa. La presenza di una tropopausa più alta, rispetto al passato, avrà delle conseguenze di non poco conto, come lo sviluppo di temporali più intensi e frequenti.