Il raffreddamento radiativo delle doline carsiche

In presenza di cielo sereno e in assenza di vento, le doline di origine carsica subito dopo il tramonto cominciano a fabbricare un vero e proprio lago di aria gelida. Il terreno comincia a perdere calore, così come i pendii circostanti.

L’aria diviene sempre più fredda, divenendo più densa e più pesante, ed essendo un fluido aeriforme che si comporta in maniera molto simile all’acqua, i suoi movimenti in assenza di altri fattori sono determinati dalla forza di gravità. A differenza di un terreno pianeggiante “aperto”, dove essa semplicemente staziona, l’aria fredda nelle doline tende ad accumularsi aumentando il suo spessore.

Nasce così il cold air pool, uno strato di aria gelida che possiamo immaginare come un lago. Tale scenario provoca un gradiente accentuato nei primi metri nei pressi del suolo.

OUTFLOW DEPTH

In caso di invariate condizioni meteo, la conca continuerà a riempirsi, e in relazione alla sua profondità e alla temperatura presente, potrebbe farlo sino al punto più basso delle pareti circostanti, che prende il nome di outflow depth (o più semplicemente sella di esondazione).

Affinché si crei un consistente strato di aria gelida è necessario che la sella di esondazione non sia inferiore ai 10 metri, limite oltre il quale il cold air pool non riuscirebbe a formarsi. In altri termini, la dolina deve avere almeno una profondità di 10-15 metri, misurato dal punto più basso al suolo (generalmente nei pressi di un inghiottitoio) sino alla sella di esondazione.

INCLINAZIONE DEL PENDIO

Affinché l’aria che scende dai versanti non sia troppo veloce, tale da rimescolare i bassi strati e creare brezze di monte, è necessario che le pareti della conca non siano troppo ripide e siano prive o quasi di vegetazione. Questo perché oltre a permettere un maggior raffreddamento e quindi assenza di traspirazione delle piante, l’assenza di formazioni vegetali consente una discesa omogenea, senza ostacoli, dell’aria fredda.

E’ quindi necessario che il versante non sia inclinato oltre i 20-25°. In caso di pendio maggiore di 20-25° e lunghezza di circa 100-150 metri, si vengono a verificare delle vere e proprie valanghe di aria fredda che si manifestano con un rinforzo improvviso del vento, procurando un aumento termico, che può arrivare ad essere anche di 30°C in 30 minuti (ma generalmente sino a 30°C in 1 ora nelle doline più grandi).

L’aumento della densità e del peso dell’aria, con la progressiva diminuzione della sua temperatura, causa la formazione di uno strato d’aria, o volendo continuare la similitudine con la neve, di un “lastrone”, che ad un certo punto, raggiunta una massa critica, precipita improvvisamente lungo il ripido pendio, grazie anche allo scarso attrito con la superficie innevata.

Tuttavia, nel caso di pendenze maggiori, diciamo nell’ordine dei 50°, non si verifica alcuna valanga di aria fredda, ma una brezza di monte costante che tende a rimescolare continuamente i bassi strati (quante volte abbiamo notato a valle una brezza di monte puntuale dopo il tramonto).

SKY-VIEW FACTOR

Uno dei fattori determinanti è quello che viene denominato sky-view factor, traducibile in “porzione di cielo visibile. Si misura seguendo una scala da 0 a 1, dove zero è un’orizzonte libero a 360° (mare aperto), e 1 è una situazione dove il cielo a causa di pareti, alberi, costruzioni, è invisibile (situazione praticamente impossibile o quasi in area aperta).

Dev’essere misurato dal fondo della dolina e dal momento che il raffreddamento del suolo tramite l’irraggiamento avviene perdendo calore in tutte le direzioni dello spazio, in caso di porzione di cielo troppo piccola il raffreddamento sarà quindi ostacolato.

Qualsiasi ostacolo (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 elettromagnetiche di intensità (ampiezza) e frequenza (lunghezza d’onda) che dipendono dalle caratteristiche fisiche del corpo, in particolare dalla sua emissività, ma soprattutto dalla sua temperatura superficiale. Ecco perché il fondo di un canyon stretto non potrà mai sperimentare valori simili ad un’ampia depressione.

ALTRI FATTORI

Per valutare se una dolina possa sfornare inversioni termiche degne di nota sono però necessari ulteriori aspetti.

• La presenza di un torrente, ad esempio, deve comportare la presenza di un inghiottitoio. Ciò induce la formazione di un reticolo di drenaggio scavato nei sedimenti di fondo del piano facendo intuire una conformazione chiusa. Se il torrente invece defluisse da una parte delle pareti, sarebbe ovvio ipotizzare il defluire del “lago” gelido verso quote più basse, con assenza del fenomeno sin qui descritto.
• E’ necessario, inoltre, che la quota della dolina sia ad una quota elevata rispetto al livello del mare. Specie se si cercano valori estremi. La rarefazione dell’aria permette un maggior irraggiamento e quindi minore umidità relativa. 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. Ma ciò non significa che una dolina posta in collina, o in pianura, non faccia minime ben più fredde di altre aree circostanti.
• Il suolo di natura carsica oltre a favorire la conformazione orografica delle doline, permette al raffreddamento radiativo di andare oltre altri tipi di suolo, perché avendo bassa conducibilità permette in modo minore il propagarsi di quei flussi caldi provenienti dal sottosuolo. Aggiungo che probabilmente la dinamicità dei corsi d’acqua sotterranei aumentano la possibilità di valori freddi per scarsa capacità termica, favorendo estremi termici più elevati. Ed infine la mancanza di acqua stagnante nel sottosuolo potrebbe permettere umidità relativa iniziale più bassa rispetto ad altri luoghi (fattore cmq secondario a quelli orografici di superficie).
• Il volume della dolina è importante, e determina il gradiente e la capacità della dolina.

LA PRESENZA DI NEVE 

La sua presenza esalta tramite l’albedo, l’emissività e la scarsa conducibilità, 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. La presenza di neve fresca e farinosa, colma di aria e quindi di bassa conducibilità (che permette scarsa fuoriuscita dei flussi di calore di cui ormai abbiamo capito la presenza) è considerata ideale per un maggior raffreddamento.

Si ringrazia per i riferimenti bibliografici: dott.Bruno Renon, Arpa Veneto