Published On: lun, Apr 13th, 2020

Il raffreddamento radiativo delle doline carsiche

Le aree extraurbane nelle notti serene e in assenza di vento subiscono un importante raffreddamento radiativo (il suolo dopo il tramonto comincia a perdere il calore accumulato di giorno irradiandolo verso lo spazio in tutte le direzioni). E’ il classico fenomeno noto come irraggiamento. Inoltre, l’aria fredda (più pesante di quella calda), tende a scendere per gravità, andandosi a posizionare nei pressi del suolo. In queste notti fa più freddo nei fondovalle che sulle cime delle montagne o ad una quota maggiore in libera atmosfera. Un fenomeno noto come inversione termica.

LE DOLINE CARSICHE – Nelle doline carsiche questo fenomeno è accentuato; sia per il tipo di suolo, sia perché l’orografia chiusa tende a far accumulare aria fredda che scivola lungo i versanti interni della conca. L’aria fredda è un fluido che si comporta come l’acqua, per cui dobbiamo immaginare che con il passare delle ore la conca tenda a riempirsi. Come se si versasse dell’acqua. Questo “lago” di aria gelida prende il nome di Cold Air Pool. Il fenomeno porta a raggiungere valori eccezionali in termini di freddo rispetto alle altre aree posizionate alla stessa altitudine.

Tra i fattori orografici che determinano i forti raffreddamenti radiativi abbiamo rilevato:

  1. scarsa vegetazione lungo i pendii della dolina affinché il flusso non venga fermato e non generi forti venti di caduta iniziali.
  2. La presenza di un torrente con presenza di un inghiottitoio. La presenza di uno o più inghiottitoi carsici nel piano induce la formazione di un reticolo di drenaggio scavato nei sedimenti di fondo del piano. Se così non fosse possiamo da subito catalogare il luogo come inadeguato a queste performance. Vorrebbe dire infatti che l’aria fredda tracimerebbe verso valle dal punto in cui il ruscello si è aperto la strada per scivolare in basso.
  3. Uno dei fattori determinanti è quello che viene denominato sky-view factor, traducibile in “porzione di cielo visibile. Indica qual è la porzione di cielo che si vede dal fondo della dolina. Il raffreddamento del suolo tramite l’irraggiamento, come detto, avviene perdendo calore in tutte le direzioni dello spazio. In caso di porzione di cielo troppo piccola il raffreddamento sarà quindi notevolmente ostacolato. Qualsiasi ostacolo, infatti (pendii interni della depressione, versanti montuosi esterni, alberi, grandi massi), limiterà questa perdita di calore ed essi stessi saranno fonte di calore, perché ogni oggetto emana delle radiazioni che contrasterebbero il raffreddamento.

Ed inoltre: 

  • la dolina è capace di fabbricare valori di 35°C più bassi rispetto alla temperatura in libera atmosfera alla stessa quota. In particolare è la minor quantità (pressione) di vapore acqueo presente mediamente in alta montagna nel periodo invernale a giocare un ruolo importante nel raffreddamento.
  • La presenza di neve esalta tramite l’albedo l’abbassamento termico. In questo caso le caratteristiche del suolo e della sua superficie perdono importanza e gran parte dei processi di scambio radiativo e di trasmissione del calore avvengono sullo strato pellicolare esterno della neve, che diventa la superficie radiante, e all’interno del manto nevoso
  • E’ necessaria una profondità di almeno 10 metri dal luogo più basso alla sella di esondazione per permettere la formazione del cold air pool
  • E’ necessario il suolo carsico in quanto presenta una bassissima conducibiltà termica, e di conseguenza limita i flussi geotermici che contrastano il raffreddamento (e quindi si raffredda di più rispetto ad altri tipi di suoli).

Il gradiente termico che si viene a formare nelle doline è di tutto rispetto: sappiamo che in libera atmosfera tende ad essere di circa 0.65°C ogni 100 metri di dislivello, con punte di 0.98°C/100 m in caso di aria fredda e secca. Nelle doline più piccole questo valore può raggiungere 1°C ogni metro, con differenza notevolissima tra il fondo della dolina e la parte superiore, mentre nelle doline medio-grandi, il gradiente termico verticale si attesta mediamente fra 0.3°C/m e 0.7°C/m. Ciò significa che sul fondo di una piccola dolina profonda, ad esempio 15 m, la temperatura dell’aria può essere 15-20°C più bassa di quella misurata sul ciglio della depressione, mentre tali differenze possono essere anche maggiori in doline più grandi e profonde.

LA SCOPERTA – Quando una di queste doline ne sovrasta un’altra, ma è adiacente (il suolo di una è più in alto dell’altra avendo una parete in comune che prende il nome di sella di esondazione), l’aria gelida tracima da una dolina all’altra. Questa tracimazione innesca una brezza notturna (un vero e proprio torrente d’aria) che può raggiungere anche i 5 m/s, andando a rimescolare i bassi strati della dolina sottostante (il cui lago di aria gelida viene eroso) e causando un notevole rialzo termico. Nelle mie osservazioni appenniniche ho registrato rialzi termici di 25°C in 60 minuti, ma nelle conche alpine è stato possibile osservare variazioni anche più repentine.

Foto credit: Renato Sansone – Si ringrazia per i riferimenti bibliografici: Bruno Renon, Arpa Veneto 

About the Author

- Giornalista scientifico, iscritto all'ordine nazionale dal 2013. Si occupa di cronaca scientifica dal 2011. Contatti: renato.sansone@geomagazine.it