L'affascinante fenomeno dell'inversione termica, come si forma?

L’inversione termica è un fenomeno meteorologico molto particolare caratterizzato da un raffreddamento dello strato d’aria prossimo al suolo che determina una inversione del “gradiente termico verticale”.

In pratica la temperatura dello strato atmosferico coinvolto aumenta con la quota. Come è noto questo tipo di inversione termica è causato dall’irraggiamento notturno del suolo e interessa gli strati più bassi della troposfera.

Come si forma l’inversione termica?

Quando il cielo è sereno, in una condizione anticiclonica, con venti deboli o assenti e poco o nullo rimescolamento delle masse d’aria, il terreno irradia calore verso l’atmosfera, liberandolo rapidamente verso l’alto.

Tali condizioni agevolano un forte raffreddamento del terreno, favorendo la formazione di uno strato di aria fredda che ristagna presso il suolo, a circa 100-200 metri di altezza, o anche più.

Questo strato di aria fredda e stabile, essendo più pesante, rimane a livello del suolo e con la condensazione dell’umidità origina le temute nebbie d‘irraggiamento, molto note in inverno nella Pianura Padana e nelle vallate alpine e appenniniche. Essa raggiunge un massimo di intensità al primo mattino per poi scomparire durante le ore più calde della giornata.

Inoltre questo fenomeno assume maggior evidenza in inverno e in presenza di cieli sereni o poco nuvoloso. Durante il giorno, nel periodo invernale, i raggi solari spesso non riescono a riscaldare il suolo, sia per l’aumentata inclinazione d’inverno che per la ridotta durata del giorno e per l’eventuale presenza di neve che riflette fortemente la luce solare diretta (effetto Albedo).

Caratteristiche del fenomeno

L’aria a contatto con il terreno, al calar del sole, di conseguenza si raffredda molto rapidamente, raggiungendo temperature inferiori rispetto agli strati atmosferici sovrastanti. La temperatura risulta quindi più bassa in pianura che nelle aree collinari o in montagna, con scarti di anche +10°C +12°C.

Ma in realtà per avere un’inversione bastano differenze di appena +2° +3° in appena 200-300 metri di altezza. Dentro l’inversione termica si forma uno strato di aria molto stabile che oltre a sopprimere ogni tipo di moto convettivo, impedisce allo smog, prodotto nei nostri centri urbani, di liberarsi verso l’alto, creando una sorta di “tappo” che fa ristagnare l’inquinamento nei bassi strati. Soprattutto in corrispondenza dei grandi centri urbani.

Di frequente si salda con l’inversione dinamica superiore, associata quest’ultima all’effetto adiabatico dei moti discendenti (subsidenze)caratteristici di un’area anticiclonica. Di solito durante la formazione dell’inversione termica si può osservare come l’andamento termico negli strati d’aria prossimi al suolo rimanga pressoché costante.

I vari tipi di inversione termica

Le inversioni termiche che interessano le nostre regioni si possono suddividere anche in “inversioni dinamiche” e “inversioni per avvezione calda”. Le “inversioni dinamiche”, sono provocate sia dalla compressione adiabatica generata dai moti discendenti, tipici di un’area anticiclonica dinamica, che dall’orografia locale. In genere questo tipo di inversione si estendono dai 850 hPa ai 600 hPa, ma in presenza di forti e robusti anticicloni possono investire anche gli strati più prossimi al suolo, determinando le cosiddette “inversioni radioative”.

Generalmente questo tipo di inversioni termiche si riscontrano spesso nelle vallate interne delle regioni montuose di Alpi e Appennini (in particolare nelle doline di natura carsica).

Specie nelle lunghe e serene nottate invernali, in presenza di una ventilazione debole o assente nei medi e bassi strati, può capitare che una massa d’aria molto fredda e più pesante, presente negli strati più alti, tenda a scorrere sopra di una massa d’aria più temperata, che preesiste negli strati più bassi.

In questi casi l’aria fredda presente in quota, molto più densa e pesante dell’aria più mite presente nei bassi strati, per ragioni di equilibrio termodinamico, è costretta a scivolare verso il fondo della vallata, costringendo a sua volta l’aria più tiepida presente in basso a salire lungo i fianchi della montagna, favorendo un importante aumento dei valori termici alle quote più elevate.

Sono identificabili da una debole diminuzione della temperatura man mano che si sale di quota, o al più da un lieve incremento, oltre ad una contemporanea e netta diminuzione della temperatura di rugiada.

Le inversioni prodotte dalle avvezioni calde

Un altro tipo di “inversione termica dinamica” è possibile ritrovarla sottovento ad una catena montuosa soggetta a correnti più o meno ortogonali ad essa. In Italia le “inversioni termiche dinamiche” sono molto comuni in presenza di correnti occidentali o meridionali che investono l’arco alpino occidentale e l’Appennino settentrionale.

Le “inversioni termiche per avvezione calda” si presentano molto spesso negli strati medio-bassi e sono generate dall’irrompere di avvezioni d’aria calda, generalmente di tipo pre-frontale o identificabili con il passaggio di una “Warm Conveyor Belt” (lo scorrimento d’aria calda e umida lungo il settore caldo di una depressione delle medie latitudini).

Sovente gli aspetti che identificano la presenza di una “inversione termica per avvezione calda” sono riscontrabili da un aumento della temperatura e della temperatura di rugiada nello strato d’aria interessato, fino a raggiungere frequentemente la saturazione. In genere questo tipo di inversioni termiche vengono accompagnate da sostenute correnti che tendono a disporsi dai quadranti meridionali, trasportando masse d’aria calde e piuttosto umide.

Nei prossimi giorni tante inversioni termiche

Nei prossimi giorni, grazie all’influenza del promontorio anticiclonico sub-tropicale, che dal Mediterraneo centrale si estende fino ai Balcani, delle discrete inversioni termiche dovrebbero svilupparsi sulla pianura Padana e nelle vallate interne di Alpi e Appennini, favorendo delle minime piuttosto basse, oltre al fenomeno delle nebbie e delle foschie mattutine, alle volte persistenti per l’intero arco di giornata, finché non viene scalfita l’inversione nei bassi strati.

Fra l’autunno, l’inverno e la primavera, gli strati di inversione termica producono estesi banchi di nebbia (strati sottili con base presso il suolo, proprio lì dove si ottiene il massimo raffreddamento che determina la condensazione dell’umidità che stagna negli strati d’aria più bassi) o le nuvole basse, del tipo strati o stratocumuli, che spesso offuscano i cieli sulla pianura Padana e delle conche e vallate interne di Alpi e Appennini, mentre salendo di quota, sopra i 200-300 metri, con il graduale incremento dei valori termici di circa +3°C +4°C, splende il sole, con una prevalenza di cieli limpidi e sereni (eccetto il passaggio di nubi alte e velature).