{"id":499,"date":"2020-08-23T14:48:43","date_gmt":"2020-08-23T13:48:43","guid":{"rendered":"https:\/\/www.metalp-research.it\/?p=499"},"modified":"2020-08-25T21:26:25","modified_gmt":"2020-08-25T20:26:25","slug":"la-meteorologia-in-alta-montagna","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.metalp-research.it\/en_gb\/2020\/08\/23\/la-meteorologia-in-alta-montagna\/","title":{"rendered":"La meteorologia in alta montagna"},"content":{"rendered":"
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Meteorologia Alpina e misure in alta montagna, cosa sono e a che cosa servono<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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L’ambiente montano \u00e8 caratterizzato da un paesaggio a volte aspro, con valli strette, vette aguzze e altipiani. Le masse d’aria incontrando una catena montuosa si possono comportare in modi molto differenti a seconda sia della forma del rilievo, della sua altitudine, ed estensione, che dello stato termodinamico della massa d’aria stessa e quindi della sua stabilit\u00e0.<\/p>

La Meteorologia Alpina si occupa di studiare l’evoluzione dello stato dell’atmosfera (il tempo, o il meteo comunemente parlando) sulle aree montuose, e descriverne i fenomeni, le cause e gli effetti. Strettamente legati ad essa ci suono due mondi paralleli: la modellistica meteorologica e le osservazioni meteorologiche in alta montagna.<\/div>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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The Alpe Veglia station with the snow rod (November 2019)<\/figcaption><\/figure><\/div>
\"Cirri
Cirri e cumuli sulla piana dell'Alpe Veglia (maggio 2019)<\/figcaption><\/figure><\/div>
\"Anemometro
Anemometro sonico della stazione di Weerberg (Valle dell'Inn, Austria)<\/figcaption><\/figure><\/div>
\"Anemometro
Anemometro a coppette e banderuola della stazione dell'Alpe Veglia<\/figcaption><\/figure><\/div>
\"Cirrocumuli
Cirrocumuli al pian della batteria (Bardonecchia)<\/figcaption><\/figure><\/div>\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t
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L’ambiente alpino \u00e8 ricco di sfide per la ricerca scientifica.\u00a0Da pi\u00f9 di due secoli le alte e isolate lande sono studiate da biologi, geologi, sociologi, naturalisti, geografi, glaciologi, meteorologi e climatologi. Molti studi sono ad oggi documentati in una vasta letteratura scientifica, come anche da numerosi articoli nelle riviste divulgative dei Club alpini.<\/span><\/p>

Gli assidui frequentatori della montagna avranno avuto sicuramente modo di imbattersi in apparecchiature scientifiche e in strumenti collocati in luoghi ameni (che a volte sembrano un po’ messi l\u00ec a caso) per misurare chiss\u00e0 quali grandezze, e non sempre \u00e8 ben chiaro a cosa servano. La divulgazione a tutta la popolazione \u00e8 a volte molto poco seguita dai ricercatori, ma allo stesso tempo importante per non far sembrare inutile la ricerca scientifica stessa, e giustificare l’occupazione delle terre alte..<\/p>

In questo articolo si vogliono spiegare alcune basi della meteorologia alpina, filone di ricerca del\u00a0progetto MetAlp<\/a>, e delle misure meteorologiche in alta quota.<\/p>

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Elementi di meteorologia alpina<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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In questo contesto dare una descrizione esaustiva di che cosa sia e di come funzioni l’atmosfera in aree di montagna \u00e8 forse un po’ al di l\u00e0 di quello che si vuole proporre in questo articolo, in ogni caso per\u00f2, nella parte finale sono riportati alcuni articoli scientifici e libri di testo (la maggior parte in inglese) che posso essere un utile approfondimento.<\/p>

Ci\u00f2 che governa in gran parte la meteorologia alpina sono gli spostamenti delle masse d’aria, e la loro interazione con l’orografia sottostante. Questi processi di scambio di energia e massa sono molto interessanti per poter comprendere a fondo lo strato limite (la parte pi\u00f9 bassa dell’atmosfera) in terreno montuoso (Lehner e Rotach, 2018; Serafin et al. 2018).<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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1.1 Masse d'aria che interagiscono con le montagne<\/h4>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Iniziamo quindi dalla definizione di massa d’aria:\u00a0<\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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“Una massa d’aria \u00e8 un volume di troposfera con temperatura ed umidit\u00e0 simili.”<\/em><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Le masse d’aria si spostano guidate dai venti a scala sinottica e interagiscono tra di loro nelle zone “attive” dette fronti<\/strong>. Le zone frontali \u00e8 dove si sviluppano la maggior parte dei fenomeni meteorologici, in quanto masse d’aria di natura diversa entrano in contatto tra loro.<\/p>

Altre zone attive possono essere generate in seguito all’interazione della massa d’aria con una catena montuosa, che ne sbarra il passaggio e costringe la massa d’aria a cambiare il suo stato di equilibrio, salendo a quote maggiori (l’aria si raffredda e si espande, pu\u00f2 condensare il vapore acqueo), aggirando la catena montuosa e creando una bassa pressione a valle (lee side cyclogenesis<\/em>).<\/p>

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Fronte freddo e fronte caldo schematizzati con le nubi che si possono sviluppare. Adattato da Whiteman (2000)<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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Nel caso in cui la massa d’aria sia invece costretta a scavalcare la montagna possono verificarsi diversi fenomeni: sbarramento <\/b>(sul versante sopravento) e favonio<\/b> (sul versante sottovento), o incanalamento dell’aria lungo le valli. Non sempre questi due fenomeni sono osservati insieme, a volte ci sono solo separatamente, inoltre il termine “favonio” \u00e8 tipico dell’area alpina, un vento simile (con le stesse caratteristiche termodinamiche) \u00e8 denominato Chinook nelle Rocky Mountains.<\/p>

Queste interazioni a grande scala (o scala sinottica) si ripetono poi anche a scale pi\u00f9 ridotte, come quelle delle singole aree montuose, o delle singole valli.<\/p>

In questo contesto \u00e8 quindi molto interessante studiare il regime dei venti in terreno montuoso, capendo essi \u00e8 possibile avere pi\u00f9 informazioni per descrivere lo strato limite in terreno montuoso, e tutti i processi di scambio che qui avvengono.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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1.2 Il regime dei venti<\/h4>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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In una valle il regime dei venti \u00e8 generalmente determinato dalle variazioni di pressione dovute al diverso irraggiamento dei versanti, e al volume d’aria presente sulla pianura sottostante o alla testata della valle. La teoria dei\u00a0thermally driven winds<\/em> \u00e8 solitamente valida in condizioni di cielo sereno e senza forzanti a livello sinottico. Come sempre la scienza prima descrive un fenomeno semplice, poi si possono aggiungere tutte le complicazioni che lo rendono reale e adatto a tutte le situazioni possibili.<\/p>

La valle ha una sezione pi\u00f9 piccola della vicina pianura, quindi durante il giorno questa porzione di aria si scalder\u00e0 pi\u00f9 velocemente, diventer\u00e0 meno densa, e generer\u00e0 una locale bassa pressione, che verr\u00e0 compensata con un vento dovuto al gradiente di pressione proveniente dalla pianura (vento di valle). La sera invece, la porzione di aria si raffredder\u00e0 pi\u00f9 velocemente in montagna (magari anche coadiuvata da nevai o ghiacciai), generando una locale alta pressione sulla valle, mentre in pianura persister\u00e0 pi\u00f9 a lungo l’aria poco densa e calda. Questo generer\u00e0 un gradiente di pressione negativo, e diretto verso valle, e quindi un vento di monte.<\/p>

A questa circolazione alla macroscala (pianura-montagna) si associano anche tutte le circolazioni alla microscala, ovverossia i venti di versante (slope winds<\/em>). Essi si comportano nello stesso modo delle brezze di valle-monte, e anzi contribuiscono al vento lungo l’asse della valle.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Profili di vento e temperatura tipici su un versante, il profilo di energia cinetica turbolenta \u00e8 tratto da Skyllingstad (2003). Figura da Zardi e Whiteman (2013)<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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1.3 Il bilancio energetico<\/h4>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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Il bilancio energetico alla superficie, osservato a Rothamsted (UK) il 23 Luglio 1963 (Arya, 2001)<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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Un altro aspetto molto interessate della meteorologia, ma soprattutto della micrometeorologia alpina \u00e8 lo studio del bilancio energetico alla superficie. Il suolo in alta montagna cambia considerevolmente anche per piccoli spostamenti spaziali, e in molti casi uno spostamento orizzontale di poche centinaia di metri corrisponde ad un dislivello di altrettanto. Spostandosi a quote superiori la vegetazione cambia, il suolo cambia e diventa spesso caratterizzato da sole rocce e spesso \u00e8 coperto da nevi perenni o ghiacciai. Su queste superfici il bilancio energetico \u00e8 sensibilmente diverso.<\/p>

Le componenti del bilancio energetico sono: la radiazione netta (RN<\/sub>)<\/strong>, risultato della radiazione proveniente dal Sole, dall’atmosfera meno quella proveniente dalla superficie terrestre; il flusso di calore sensibile (H)<\/strong>, ovvero il flusso di calore dovuto a una differenza di temperatura tra superficie e gli strati soprastanti di atmosfera, il flusso di calore latente (HL<\/sub>)<\/strong>, ovvero quel calore legato all’evapotraspirazione delle piante, e il flusso di calore nel terreno (HG<\/sub>)<\/strong>, ovvero quanto viene accumulato o rilasciato dal terreno. Idealmente la somma di questi tre flussi dovrebbe essere uguale alla radiazione netta, in pratica per errori di valutazione, misura, termini non locali l’uguaglianza non \u00e8 mai sperimentalmente soddisfatta.<\/p>

In terreno complesso di montagna le cose si complicano ulteriormente, per l’estrema variabilit\u00e0 e non omogeneit\u00e0 del suolo. Studi sperimentali approfonditi, con apparecchiature complesse e costose sono necessari, perch\u00e9 una corretta interpretazione (teorizzazione) delle componenti del bilancio energetico permettono di avere poi, ad esempio, modelli meteorologici pi\u00f9 affidabili.<\/p>

Come vedremo nella prossima sezione, le misure complesse nello strato limite montano sono oggetto di studio relativamente recente (circa dagli anni ’80 del secolo scorso) e stanno portando considerevoli frutti, sia dal punto di vista della comprensione dell’atmosfera in terreno complesso, sia dal punto di vista modellistico, con l’utilizzo di nuove equazioni, nuove parametrizzazioni che permettono di ottenere previsioni o analisi migliori dello stato dell’atmosfera.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Le osservazioni meteorologiche in alta montagna<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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Il palo di misura dell'Alpe Veglia (maggio 2019)<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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La teoria, come abbiamo visto sopra in una veloce infarinatura, gi\u00e0 spiega molti fenomeni che possono essere osservati in montagna, ma la scienza non ha ancora finito di scoprire la complessit\u00e0 della natura.\u00a0<\/p>

Le equazioni che descrivono la dinamica dell’atmosfera fino ai moti pi\u00f9 piccoli, e quindi alla turbolenza, sono state scritte per terreni pianeggianti, orizzontali e omogenei, e la maggior parte delle osservazioni allora condotte era su quel tipo di terreno. Con l’avanzare della tecnologia, della potenza di calcolo dei modelli, e la precisione degli strumenti \u00e8 stato possibile constatare che quelle assunzioni sono approssimate e a volte molto distanti dalla realt\u00e0 in terreno montuoso. Si sono resi quindi indispensabili nuovi studi, e raccolte dati in terreni non “convenzionali”, come i versanti delle montagne, le valli e gli altipiani.<\/p>

Per fornire le risposte alle domande degli scienziati, si \u00e8 iniziato a raccogliere nuove serie di dati in terreni complessi, e diversi grandi progetti hanno iniziato a sviscerare l’argomento sulle Alpi a partire dalla fine degli anni 80 del secolo scorso.
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Alcuni degli esperimenti pi\u00f9 eminenti degli ultimi anni sono: ALPEX (1981-1982), PYREX (1990), MAP (1999), HyMex SOP1 (2012). A questi si affiancano svariati esperimenti meno estesi geograficamente, ma comunque molto rilevanti e che hanno prodotto risultati assai interessanti.<\/span><\/p>

Il sito dell’Alpe Veglia, pi\u00f9 in piccolo e con ambizioni pi\u00f9 limitate vuole essere un punto di misura, di studio dello strato limite montano, e di test per modelli meteorologici ad alta risoluzione.<\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Le misure: suolo, strato superficiale, profili e sezioni<\/h4>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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In terreno complesso oltre ad avere i classici dati meteorologici (temperatura, umidit\u00e0, direzione e intensit\u00e0 del vento) \u00e8 interessante misurare anche alcuni parametri nel suolo<\/b>, come temperatura, umidit\u00e0, conducibilit\u00e0 elettrica e permittivit\u00e0, che permettono di caratterizzare con pi\u00f9 precisione il tipo di terreno, e di constatare se, ad esempio un modello meteorologico \u00e8 in grado di prevedere con precisione l’andamento di queste variabili a profondit\u00e0 diverse. Inoltre \u00e8 interessante conoscere i termini del bilancio energetico<\/b> alla superficie, quindi il flusso di calore nel terreno, quello del calore sensibile e quello del calore latente, nonch\u00e9 il valore della radiazione netta. Per ottenere due termini di questo bilancio \u00e8 necessario utilizzare almeno un livello del “palo meteorologico” con un anemometro sonico<\/b> e un igrometro veloce<\/b>. Ad essi \u00e8 bene sempre affiancare misure pi\u00f9 tradizionali come velocit\u00e0 e direzione del vento sul piano orizzontale, pressione atmosferica, precipitazioni liquide, temperatura e umidit\u00e0. In alta montagna per i mesi invernali \u00e8 molto interessante lo spessore del manto nevoso<\/b>, che pu\u00f2 cambiare sensibilmente i valori del bilancio energetico per via della sua capacit\u00e0 termica e del suo albedo (bianchezza).<\/p>

Misure molto pi\u00f9 complesse, e che richiedono strumenti assai pi\u00f9 costosi, sono quelle tridimensionali e di profili verticali. Molto spesso esse non possono essere eseguite in alta montagna poich\u00e9 richiedono un’energia non disponibile dove la rete elettrica non arriva. I profili di vento e temperatura possono essere eseguiti con lidar, rass, profilatori ad ultrasuoni (sodar) o con palloni sonda (che per\u00f2 non permettono una misura continuativa).<\/p>

Alcuni trucchi che vengono utilizzati per ottenere lo stato tridimensionale dell’atmosfera, sono quelli di installare non una, ma molte stazioni, ad esempio all’interno di una valle. Si posizionano quindi stazioni complete di tutte le misure necessarie (come descritto sopra) in luoghi chiave: i versanti, il fondo valle, le creste delle montagne vicine; in seguito si processano i dati cercando di correlarli e di completare le zone d’ombra tra le stazioni. Un chiaro esempio di questo \u00e8 il progetto iBox<\/a> in corso nella Valle dell’Inn (Austria).<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Riferimenti bibliografici e approfondimenti<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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Mountain meteorology, foundamentals and applications
C.D. Whiteman (2000)<\/p>

Current challenges in understanding and predicting transport and exchange in the atmosphere over mountainous terrain, M. Lehner, M.W. Rotach (2018) Atmosphere 9, 276 doi<\/a><\/p>

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Meteorologia Alpina e misure in alta montagna, cosa sono e a che cosa servono L’ambiente montano \u00e8 caratterizzato da un paesaggio a volte aspro, con valli strette, vette aguzze e altipiani. Le masse d’aria incontrando una catena montuosa si possono comportare in modi molto differenti a seconda sia della forma Read more<\/a><\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":464,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_jetpack_newsletter_access":"","_jetpack_dont_email_post_to_subs":false,"_jetpack_newsletter_tier_id":0,"_jetpack_memberships_contains_paywalled_content":false,"_jetpack_feature_clip_id":0,"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":"","jetpack_post_was_ever_published":false},"categories":[48,5],"tags":[39,56,55],"class_list":["post-499","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-divulgazione","category-meteorologia","tag-meteorologia","tag-misure","tag-strato-limite"],"jetpack_sharing_enabled":true,"jetpack_likes_enabled":true,"jetpack_featured_media_url":"https:\/\/i0.wp.com\/www.metalp-research.it\/wp-content\/uploads\/2020\/06\/alpe_veglia_luglio20-003.jpg?fit=2500%2C1674&ssl=1","_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.metalp-research.it\/en_gb\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/499","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.metalp-research.it\/en_gb\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.metalp-research.it\/en_gb\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.metalp-research.it\/en_gb\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.metalp-research.it\/en_gb\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=499"}],"version-history":[{"count":39,"href":"https:\/\/www.metalp-research.it\/en_gb\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/499\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":548,"href":"https:\/\/www.metalp-research.it\/en_gb\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/499\/revisions\/548"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.metalp-research.it\/en_gb\/wp-json\/wp\/v2\/media\/464"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.metalp-research.it\/en_gb\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=499"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.metalp-research.it\/en_gb\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=499"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.metalp-research.it\/en_gb\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=499"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}