La visibilità e le inversioni termiche

Uno dei primari fattori di rischio in montagna è dato dalla scarsa visibilità dovuta quasi sempre alle nebbie che avvolgono le cime o che giacciono nel fondo valle specie nelle prime ore del mattino. A ridurre la visibilità è anche la presenza di forti precipitazioni (pioggia o neve), la presenza di polvere (sabbia o neve sollevata e trasportata dal forte vento), nonché il fumo (fuliggine). Per l'escursionista la nebbia a bassa quota, su sentiero largo e segnato, è poco più di un fastidio che impedisce di godere di un buon panorama. Diversa è la situazione su traccia di sentiero in alta quota, soprattutto in assenza di una segnaletica efficiente o con segnavia piuttosto radi e difficili da identificare. I cosiddetti “ometti di pietre” aiutano ad orientarsi in queste condizioni ma in presenza di visibilità ridotta a meno di 100 metri possono non essere sufficienti ed esporre così al serio rischio di perdere il sentiero. A questo si aggiunga che la presenza di nebbia densa impedisce di avere una chiara percezione delle condizioni meteorologiche in quanto il cielo può risultare del tutto invisibile. Soprattutto in estate, l’impossibilità di valutare la formazione di nubi di tipo temporalesco deve senz’altro allarmare e spingere l’escursionista, con nebbia densa e persistente, ad abbandonare se possibile le creste ed in generale le posizioni più esposte. Prima di esaminare alcune situazioni tipiche in montagna che influiscono in modo determinante sulla visibilità, è bene chiarire cos’è la nebbia, come si forma e come possiamo classificarla.

LA NEBBIA: DEFINIZIONE

Innanzi tutto la nebbia è semplicemente una tipologia di nube che si forma a livello del suolo. Sarebbe quindi più corretto parlare di nebbia solo in relazione alle pianure e ai fondovalle. La “nebbia in montagna” è data da altre tipologie specifiche di nubi che possono con la loro base portarsi ad una quota inferiore a quella delle cime. Nelle giornate estive, ad esempio, è possibile trovarsi avvolti a 2500 –3000 metri di quota dai cumuli, nubi ad espansione verticale che sono all’origine dei temporali. L’effetto, in termini di riduzione di visibilità, sarà analogo a quello delle nebbie che caratterizzano le pianure. Ma concentriamoci sulle caratteristiche della nebbia che si forma nelle zone pianeggianti. E’ caratterizzata da minuscole goccioline d’acqua in sospensione (da 5 micron a un centesimo di mm) che hanno l’effetto di diffondere la luce in tutte le direzioni diminuendo nel contempo la visibilità. Per convenzione si parla di nebbia quando la visibilità orizzontale è inferiore ai 1000 metri. Oltre il chilometro si parla di “foschia”.

Naturalmente la sua formazione richiede che si abbia il processo di condensazione quindi, le condizioni indispensabili perché si abbia nebbia sono essenzialmente due:

1)      umidità relativa che raggiunge il 100% (saturazione)

2)      temperatura che scende al di sotto del punto di rugiada (dew point) forzando il vapore acqueo a condensare.

Apriamo una parentesi per chiarire il significato del “punto di rugiada” ai profani.

Il punto di rugiada o “dew point” è la temperatura alla quale deve essere raffreddata una massa d’aria a pressione costante affinché sia saturata di vapore acqueo (affinché raggiunga quindi il 100% di umidità relativa). Questo concetto deriva dal fatto che l’aria è in grado di contenere una quantità limitata di vapore acqueo, inoltre la massima quantità di vapore solubile nell’aria diminuisce con la temperatura quindi, se la temperatura dell’aria raggiunge quella di rugiada si avrà la saturazione con l’eventuale vapore in eccesso che condenserà formando nebbie e nubi. Viceversa, una marcata differenza tra la temperatura dell’aria e la temperatura di rugiada è indice invece di un’atmosfera molto secca (basso contenuto di umidità). In effetti la differenza tra la temperatura dell’aria e il dew point indica in modo preciso il tasso d’umidità dell’aria al pari del valore dell’umidità relativa.  Poiché una massa d’aria fredda può contenere meno vapore di una calda, risulta più facile raggiungere la saturazione con basse temperature. Ecco perché la nebbia è particolarmente frequente nelle stagioni fredde ed ecco perché le nubi si formano soprattutto in quota dove le temperature sono inferiori. E’ in effetti il fenomeno che porta, soprattutto in inverno, all’appannamento dei vetri di casa o dell’automobile. All’interno dell’auto o di una casa i nostri corpi e la nostra respirazione provocano un aumento sia della temperatura che del vapore acqueo che resta comunque invisibile in quanto allo stato gassoso. Tuttavia presso le finestre la temperatura è inferiore, talvolta in modo tale che l’umidità presso i vetri non può più essere contenuta dallo strato d’aria prossimo alla finestra. Il vapore in eccesso, essendo stato raggiunto il dew point, condensa appannando e bagnando i vetri.

Dopo questo semplice esempio, e dopo aver assimilato il concetto di “punto di rugiada”, possiamo addentrarci nell’argomento “nebbia” andando ad esaminare come si formano.

LA NEBBIA: FORMAZIONE E CLASSIFICAZIONE

Poiché la condensazione delle nebbie è determinata dal raggiungimento della saturazione (massimo contenuto di vapore a una data temperatura), è chiaro che le nebbie si formeranno soprattutto in due modi:

1)     Per raffreddamento dell’aria (nebbie da raffreddamento). Questo avviene in quanto ad un certo valore di temperatura l’aria non potrà più contenere il vapore acqueo: si verificherà quindi la condensazione del vapore eccedente in nebbia.

2)    La formazione di nebbia si può verificare quando la temperatura resta stabile mentre l’umidità relativa aumenta sino a raggiungere la saturazione (nebbie da evaporazione)

Esaminiamo più da vicino le nebbie da raffreddamento: molto comuni sono innanzi tutto le nebbie che caratterizzano nelle prime ore del mattino le pianure, soprattutto durante la stagione fredda. Con atmosfera limpida, cielo sereno e quasi totale assenza di vento, le zone di pianura tendono, durante la notte, a raffreddarsi in modo consistente. Si forma in questo modo la cosiddetta nebbia da irraggiamento: il suolo si raffredda per l’espulsione di radiazioni infrarosse e il soprastante strato d’aria a sua volta si raffredderà, per conduzione, sino al punto di rugiada. Si verifica a questo punto la condensazione della nebbia la quale tenderà a dissolversi soltanto quando il sole sarà abbastanza alto da poter innalzare la temperatura. Il calore del suolo si trasmetterà allora al soprastante strato d’aria provocando l’evaporazione delle goccioline di nebbia. Poiché il dissolvimento si verifica per conduzione del calore dal suolo al soprastante strato d’aria, le nebbie si attenueranno dal basso verso l’alto e dai bordi dell’area nebbiosa verso il suo interno. La presenza di eventuali moti verticali anche deboli accelerano ulteriormente la scomparsa dei banchi nebbiosi. In condizioni anticicloniche, con vento quasi calmo, si avrà quindi un ciclo periodico con le nebbie che si formeranno e andranno infittendosi a partire dal tramonto per tutta la durata della notte. Le nebbie andranno poi dissolvendosi dal mattino anche se talvolta in Pianura Padana possono, in presenza di clima anticiclonico molto stabile, non essere dissolte nemmeno dalla presenza del sole interessando per più giorni gli strati inferiori. Le nebbie da irraggiamento presentano normalmente uno spessore di 100-200 metri superando raramente i 300.

Tra le nebbie da raffreddamento devono poi essere elencate le cosiddette nebbie da avvezione che si hanno quando masse d’aria umida e mite scorrono lentamente su una superficie più fredda. Sono tipiche a questo riguardo le nebbie che si formano sul mare durante la notte e che, ad esempio, non sono affatto rare lungo la costa adriatica e tirrenica nelle mezze stagioni. In questi casi la nebbia si può formare in due modi: un primo caso si verifica quando l’aria calda a contatto con la superficie del mare invade (accade solitamente nelle ore notturne) la terraferma del litorale che per irraggiamento ha perso molto calore e risulta quindi più freddo della superficie del mare. Altre volte invece correnti d’aria calda e umida scorrono su una superficie marina più fredda incapace di contenere l’elevato contenuto di vapore acqueo; l’eccedenza condenserà in nebbia capace durante il giorno di invadere anche la costa se spinta verso essa dalle brezze. Le nebbie da avvezione si formano poi quando aria mite e umida scorre sopra una superficie abbondantemente innevata.  Ancora più frequente (e questo è il caso di maggiore interesse per l’escursionista) è la formazione di nebbie da avvezione nei fondovalle quando, durante la notte, l’aria fredda che si forma sulle cresta montuose scivola lungo i pendii accumulandosi nelle zone più basse e protette (brezza di valle).Il risultato del raffreddamento sarà il raggiungimento della saturazione con banchi nebbiosi anche molto densi nelle valli più strette e profonde. Esaminiamo ora l’andamento della visibilità in alcune situazioni tipiche delle valli strette e delle zone montuose.

LA VISIBILITA' NELLE VALLI DI MONTAGNA - ALCUNE SITUAZIONI

Abbiamo appena esaminato come le nebbie da avvezione influenzino spesso in regime di tempo anticiclonico le condizioni di visibilità nelle valli strette. Gli effetti di queste nebbie andranno poi a coinvolgere i rilievi soprastanti infatti, analogamente alle nebbie da irraggiamento, anche le nebbie da avvezione tendono a sollevarsi e a dissolversi sotto l’effetto del calore solare. Naturalmente il sollevamento delle nebbie migliora senz’altro la visibilità del fondo valle mentre in quota l’umidità condensa nuovamente, con tempo stabile, originando quei cumuli che si osservano spesso salire lungo i pendii nel corso della mattinata. Nelle ore pomeridiane le nubi si solleveranno ulteriormente sino alle vette ed oltre facendo talvolta da “cappello” ai crinali; se il contenuto d’umidità in quota è invece basso, le nubi finiranno con il dissolversi. Ai fini della visibilità, in quota si avranno quindi ottime condizioni al primo mattino quando le nebbie giacciono nelle pianure; le vette saranno nitide, libere da umidità con i raggi solari che eventualmente verranno riflessi verso l’alto dalla presenza dello strato nebbioso presente nella sottostante pianura. Si registrerà poi un peggioramento della visibilità durante il giorno con l’ascesa dell’umidità e un nuovo miglioramento in serata con la dissoluzione dei cumuli. Naturalmente questa evoluzione non è obbligata in quanto la visibilità può essere influenzata in montagna da altri fattori, non ultimo dalla stagione; infatti mentre il riscaldamento è notevole in estate e talvolta anche nelle mezze stagioni, risulta invece praticamente assente in inverno stagione in cui, con tempo buono, si hanno perciò le migliori condizioni di visibilità sulle cime. Il sollevamento diurno delle foschie al contrario rende l’estate una stagione in cui è piuttosto raro avere cielo limpido e  terso nelle ore centrali della giornata; sulle Alpi infatti si sviluppano nubi diurne in quasi tutte le giornate estive, anche in quelle più stabili.

Abbiamo così esaminato le oscillazioni della visibilità sui monti in una giornata stabile. Che dire invece, nel caso si stia approssimando alle montagne un sistema frontale (perturbazione)? Il più delle volte, l’arrivo di un sistema perturbato è preceduto da un aumento consistente della foschia e quindi da una diminuzione della visibilità orizzontale. Il fenomeno è particolarmente marcato se il passaggio del fronte è preceduto da un richiamo di correnti dai quadranti meridionali. In questi casi, la massa d’aria che raggiunge le Alpi o l’Appennino Settentrionale si è umidificata in quanto transita sul Mar Tirreno oppure sul Mare Adriatico, e questo porta alla condensazione delle foschie. E’ inoltre comune osservare una diminuzione di quota nella base delle nubi. Se i crinali tendono a coprirsi in pieno giorno, questo deve quindi essere interpretato come un chiaro segnale di peggioramento imminente. Al seguito di una perturbazione non è raro che i venti ruotino disponendosi dai quadranti settentrionali. In queste condizioni è comune un miglioramento della visibilità in quanto le correnti da nord sono solitamente fredde ma molto secche e quindi in grado di ripulire l’aria. In questi a casi a preoccupare non deve essere la visibilità quanto piuttosto la radiazione ultravioletta e il cosiddetto wind chill  (il raffreddamento percepito in caso di vento). A poter rovinare la visibilità resta comunque l’instabilità residua che segue la perturbazione e che viene esaltata dal calore solare nelle ore pomeridiane. Può provocare alcuni rovesci seguiti poi da un nuovo miglioramento sia del tempo che della visibilità.

Ultime situazioni che citiamo in quanto influenzano la visibilità in montagna sono 1) la presenza di precipitazioni piovose o nevose  e 2) la presenza di vento forte con neve a terra. In questo caso si verifica il cosiddetto “scaccianeve” ovvero il sollevamento forzato dello strato di neve superficiale che può turbinare sollevandosi per alcuni metri e riducendo così la visibilità anche se il cielo è sereno. Naturalmente il vento dev’essere sufficientemente sostenuto e l’innevamento consistente per cui è un fenomeno che si osserva con particolare frequenza in quota lungo crinali o sottili creste.

ALTRI FENOMENI CORRELATI ALLE NEBBIE: LA GALAVERNA E LA CALABROSA

La presenza di nebbia determina, in certe condizioni, la comparsa di alcuni fenomeni meteorologici particolari che esaminiamo per completezza d’argomento. Spettacolare, visivamente parlando, è la “galaverna” in grado di ricoprire con una patina ghiacciata non soltanto il suolo, come può fare la brina, ma piuttosto tutti gli oggetti elevati o aguzzi come le fronde degli alberi, i tetti, i pali elettrici ecc…Per definizione possiamo quindi dire che la galaverna è un deposito di ghiaccio con cristalli di solito aghiformi che può formarsi in presenza di due condizioni basilari: la prima condizione, come detto, è la presenza di nebbia, la seconda condizione è la presenza di una temperatura inferiore a 0°C (di solito tra –2°C e –8°C). Indispensabile ai fini della formazione della galaverna è la presenza di nebbia con goccioline d’acqua in sospensione allo stato “sopraffuso” (cioè con gocce allo stato liquido nonostante la temperatura sia inferiore a 0°C). Lo stato di sopraffusione è molto instabile ed è sufficiente che le minuscole goccioline tocchino una qualsiasi superficie perché congelino istantaneamente su di essa. Questo avviene facilmente se la ventilazione è scarsa o quasi nulla, in presenza di goccioline di nebbia molto piccole e con dissipazione rapida del cosiddetto vapore latente di fusione che si genera nel momento in cui si ha il passaggio di stato da liquido a solido. Naturalmente pali, rami degli alberi, cavi elettrici e via dicendo sono i primi ostacoli a catturare le goccioline di nebbia e quindi vengono ricoperti dalla galaverna più rapidamente rispetto ad altri oggetti al suolo come avviene invece con la brina. Soprattutto la brina si forma in modo diverso in quanto quest’ultima non dipende dalla nebbia e quindi dallo stato di sopraffusione dell’acqua, tanto più che la brina si forma nelle notti serene SENZA nebbia e senza vento. Essa si forma in effetti per brinamento del vapore su una superficie che si è raffreddata per irraggiamento sino al punto di scendere come temperatura al di sotto dello 0°: Tornando invece alla “galaverna”, i suoi aghi subiscono un accrescimento verso la direzione di provenienza del vento nella misura di 1 – 3 cm al giorno. Se la nebbia ristagna per più giorni, cosa che può avvenire ad esempio nella Pianura Padana, lo spessore di galaverna presente può divenire addirittura notevole.

Modificando una delle condizioni prima elencate si hanno fenomeni differenti. Ad esempio, se la temperatura è abbondantemente sotto lo zero ma le goccioline sopraffuse di nebbia presentano dimensioni superiori rispetto al solito, si forma la cosiddetta calabrosa, termine derivante dal dialetto bresciano con il significato di “grande brinata”. Differisce dalla galaverna in quanto, invece di presentarsi come aghi di ghiaccio, risulta essere invece una compatta crosta di ghiaccio granuloso di colore bianco o semitrasparente se sottile. L’aspetto granulare spugnoso della calabrosa deriva dalle bolle d’aria che contiene. In presenza di vento forte può assumere spessore notevole rivelandosi estremamente dannosa per i rami degli alberi e i cavi arrivando addirittura a spezzarli per il grande peso accumulato.

Naturalmente il sole è in grado di distruggere in pochissimo tempo, a volte pochi minuti, la galaverna o la calabrosa pazientemente formata dalla nebbia in più giorni di clima statico. Ecco perché la persistenza della nebbia, in grado di rendere minima o nulla l’escursione termica tra giorno e notte e in grado di rendere invisibile il sole, è un elemento indispensabile per la comparsa di questi fenomeni.  Sia la galaverna che la calabrosa possono interessare la pianura, dove la nebbia ristagna a volte per molti giorni non dissolvendosi neppure di giorno. E’ un fenomeno infatti non inconsueto nella Pianura Padana e Veneta. Risulta altrettanto frequente in montagna, sia sulle Alpi che sull’Appennino sebbene, questo è ovvio, si formi limitatamente alla stagione fredda influenzando quindi l’escursionismo solo marginalmente. Sull’Appennino emiliano-romagnolo, ad esempio, si può avere galaverna o calabrosa nella fascia di crinale. Questo avviene quando durante l’inverno un debole afflusso di correnti fredde continentali provenienti da est - nordest, addossa per molte ore e a volte per giorni le nubi al crinale. Il lato emiliano dell’Appennino settentrionale risulta infatti, in queste situazioni, sopravvento e le nubi che si addossano al crinale possono persistere per più giorni incrostando di ghiaccio la vegetazione e il terreno.

CENNI SULLE INVERSIONI TERMICHE

Accenniamo ora, per accrescere le conoscenze di meteorologia, alle cosiddette “inversioni termiche” in quanto alla base della formazione delle nebbie nei bassi strati. Occorre infatti rimarcare che in condizioni di quiete la temperatura diminuisce con la quota di un valore pari a circa 6° ogni 1000 metri: è il cosiddetto “gradiente termico verticale” (vedi la sezione relativa al föhn e allo stau nel link relativo ai “Venti tipici delle zone montuose” per leggere altre interessanti considerazioni sull’argomento). Naturalmente l’aria, salendo di quota, potrà diminuire di temperatura abbastanza, in presenza di sufficiente umidità, da raggiungere il punto di rugiada (dew point), quindi ad una certa quota si verificherà la condensazione delle nubi. Considerato che le nebbie nei fondovalle e nelle pianure sono, a tutti gli effetti, una tipologia di nube, è evidente che in presenza delle stesse la temperatura non si comporta secondo quanto appena spiegato. La presenza di una nube al suolo tradisce perciò, il più delle volte, l’esistenza di temperature inferiori al piano che non, ad esempio, 500 metri più in alto. Si è così in presenza di una situazione che esula dal normale “gradiente termico verticale”.            Il meccanismo che determina questa situazione è abbastanza semplice e in parte lo abbiamo già accennato. Al di sotto dei 1000 metri di quota infatti, gli scambi di calore tra suolo e aria influenzano e modificano il gradiente termico. Ad esempio è comune, in inverno, che l’irraggiamento porti le zone pianeggianti a subire un raffreddamento notturno (con cielo sereno e assenza di vento) più marcato rispetto ai rilievi soprastanti.   La stessa cosa avviene durante la notte nei fondovalle per l’accumulo dell’aria fredda discendente dalle montagne circostanti (la cosiddetta brezza di valle in discesa dalle cime). Il fenomeno può inoltre essere accentuato per la presenza di neve con un raffreddamento al suolo ancora più significativo (il cosiddetto albedo). In tutti questi casi si ha un accumulo d’aria fredda e pesante alle quote inferiori mentre uno strato d’aria più calda e quindi leggera si adagerà al di sopra dello strato freddo. Si avrà perciò un’inversione termica al suolo e la temperatura riprenderà a diminuire secondo il normale gradiente termico verticale solo varcata una certa quota detta “margine superiore dell’inversione”. Questo spiega non soltanto la formazione delle nebbie, secondo le modalità già spiegate, ma anche fenomeni curiosi come la persistenza della neve in alcune zone di fondovalle quando ad una certa quota l’innevamento è invece ormai scomparso.

Le inversioni termiche, tendono in inverno a persistere anche per l’intera giornata nelle pianure e nelle valli interne in presenza di clima anticiclonico e quindi senza una ventilazione significativa. La formazione della nebbia non sarà automatica in quanto non è detto che il quantitativo di umidità al suolo sia sufficiente alla condensazione tuttavia, in genere, le inversioni termiche al suolo saranno comunque tradite da uno strato di caligine o foschia fino al margine superiore dell’inversione oltre il quale la visibilità diviene molto migliore per la presenza d’aria più calda e secca. In estate l’inversione termica tenderà invece a scomparire rapidamente già nelle prime ore del mattino sotto l’effetto dei raggi solari.

Naturalmente, il fenomeno dell’inversione termica può avvenire anche in quota e non necessariamente nelle valli e nelle pianure. Si ha inversione termica in quota ogni qualvolta uno strato d’aria calda scorre su uno sottostante più freddo. E’ il meccanismo dei cosiddetti “fronti caldi” con la formazione di nubi di tipo stratiforme nella zona in cui le due masse d’aria entrano a contatto. Ad esempio si può avere un’inversione in quota quando, dopo una forte irruzione d’aria gelida continentale da nord o da est, affluisce aria dal mediterraneo più mite e umida che in un primo tempo scorre sopra al sottostante cuscino d’aria fredda e pesante. Anche nubi che si espandono con una caratteristica forma ad “incudine” tradiscono un’evidente inversione termica. La quota oltre la quale la temperatura aumenterà è detta “margine inferiore dell’inversione” .

UN FENOMENO ASSOCIATO ALLE INVERSIONI TERMICHE: IL GELICIDIO

Strettamente legato al fenomeno delle inversioni termiche invernali nei bassi strati è il fenomeno del “gelicidio”. In certe condizioni può capitare infatti che al sopraggiungere di una perturbazione, le correnti che si sollevano non siano sufficientemente forti da rimuovere lo strato d’aria fredda inerte che giace nel fondovalle e che determina l’inversione termica. In questi casi può talvolta accadere che nel fondovalle la temperatura sia inferiore a 0° mentre più in alto (a 1000 metri ad esempio) i valori sono abbondantemente superiori allo 0°. Nel caso si abbiano delle precipitazioni accade allora che le gocce di pioggia, una volta raggiunto il terreno del fondovalle, congelino istantaneamente generando un pericoloso strato di ghiaccio trasparente in grado di rendere la circolazione sulle strade estremamente pericolosa. Si tratta del cosiddetto “gelicidio” o, per usare un’espressione tratta dal toscano, del “vetrone”, vocabolo derivato, come si può intuire, dall’aspetto trasparente del ghiaccio che si accumula mentre seguita a piovere nonostante la temperatura sotto lo zero. L’inversione termica spiega quindi perché, talvolta, non nevica nonostante il termometro indichi valori di temperatura anche di 3-4° sotto zero. Talvolta si ha gelicidio anche in assenza di pioggia se risulta presente uno strato di nebbia densa. Accade allora che a congelare a terra siano le goccioline sopraffuse della nebbia. Naturalmente il gelicidio sarà meno accentuato rispetto al caso della pioggia, ma comunque da non sottovalutare soprattutto per chi viaggia.  Ai fini della formazione del gelicidio, lo spessore dello strato d’inversione potrà fare la differenza. Se lo strato d’aria a temperatura pari o inferiore allo 0 è molto spesso, le gocce di pioggia possono congelare nella discesa originando una precipitazione di nevischio o di gragnola che impedisce la formazione del gelicidio a terra.

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