La troposfera, sede dei principali fenomeni meteorologici
L’atmosfera può essere divisa in strati sulla base del gradiente termico verticale: troposfera, stratosfera, mesosfera, termosfera, esosfera.
Struttura della troposfera
Il primo strato che si incontra è la troposfera, sede dei principali fenomeni meteorologici (come ad esempio la formazione di nubi). Essa si estende dal suolo fino a 11 km circa, ma la sua estensione verticale è funzione della latitudine: è massima all’equatore (circa 18 km) e minima ai poli (circa 8 km); ciò è dovuto alla maggiore penetrazione dei moti convettivi sulle aree più calde piuttosto che su quelle più fredde. L’orografia e la presenza degli oceani influenzano la dinamica della troposfera fino a 1.5 km circa: il planetary boundary layer o strato limite planetario.
La pressione atmosferica
La pressione atmosferica diminuisce esponenzialmente con la quota, ma in un dato luogo non è mai costante! Molti parametri influenzano il suo andamento, vediamo quali sono.
La pressione è strettamente legata alla temperatura e alla densità dell’aria. Essa diminuisce con l’aumentare della temperatura poiché l’aria, riscaldandosi, tende a dilatarsi diventando meno densa e più leggera.
Anche l’umidità influenza la pressione atmosferica poiché, a parità di volume, una massa d’aria più umida risulta essere più leggera di una massa d’aria più secca. Questo può sembrare strano, perché si pensa che il vapore acqueo aumenti il peso di una massa d’aria. In realtà non è cosi! Quando una massa d’aria diventa umida, il vapore acqueo prende il posto di elementi più pesanti come l’azoto e l’aria diventa più leggera.
Temperatura dell’aria
La superficie terrestre assorbe la maggior parte della radiazione visibile solare e la riemette sottoforma di infrarosso, cosicchè la temperatura nella troposfera diminuisce di 6.5° C per kilometro. Il rimescolamento verticale, dovuto al particolare andamento della temperatura, gioca un ruolo importantissimo nella dinamica della troposfera: ad essa, infatti, sono associati fenomeni come formazione di nubi, spostamento di masse d’aria, mixing verticale dei suoi costituenti ( ad esempio il vapore acqueo).
Tuttavia non sempre il gradiente termico verticale risulta essere di 6.5° C per km: spesso di notte il suolo è più freddo dell’atmosfera e sottrae calore agli strati d’aria sovrastanti, innescando un’inversione termica nei primi 500 m ( questo vuol dire che la temperatura cresce con la quota). Di giorno invece il suolo è più caldo e trasferisce calore agli strati d’aria sovrastanti attraverso i moti verticali.
Composizione chimica
La troposfera contiene il 99% del vapore acqueo (responsabile dell’effetto serra, formazione di nubi e precipitazioni) e il 75% della massa gassosa totale. In essa sono racchiusi la maggior parte degli aerosol e impurità di origine naturale o antropica. Inoltre in ambiente urbano e in giornate molto calde avviene la produzione di ozono da parte dei raggi ultravioletti (vedremo nel prossimo articolo che la quantità dell’ozono troposferico è inferiore di quello presente nella stratosfera).
La superficie che separa troposfera e stratosfera è la tropopausa. Essa presenta delle discontinuità intorno ai 30° e 60° di latitudine, lungo le quali avvengono scambi di ozono e vapore acqueo.
Articolo a cura di Alberto Spedicato