Nebbia, brina e smog: cos’è e quali sono gli effetti dell’inversione termica

Molti di noi si sono trovati, almeno una volta nella vita, a vagare per un paesaggio spettrale, dove la vista è spesso limitata a centinaia se non decine di metri a causa della nebbia. La nebbia può formarsi per diverse ragioni e in luoghi diversi, soprattutto se vicini a corpi idrici, ma nelle zone più riparate dai venti come una stretta valle o l'estesa pianura Padana la sua formazione è favorita da un fenomeno forse meno conosciuto, detto inversione termica. Vediamo quindi nel dettaglio cos'è, come si forma e quali conseguenze può portare questo evento, in grado di regalare panorami mozzafiato a chi ha la fortuna di trovarsi ad alta quota.

Cos'è l'inversione termica e come si forma

Prima di capire cos'è e come si forma l'inversione termica, è necessario introdurre il concetto di gradiente termico negativo.

Il gradiente termico negativo

Normalmente, la temperatura dell'aria tende a diminuire salendo di quota, un fenomeno sperimentabile da chiunque sia salito in collina o montagna. L'andamento resta tale per tutta la troposfera, uno strato di altezza variabile tra gli 8 e i 20 km sul livello del mare a seconda che ci si trovi ai poli o all'equatore. Questo strato, l'unico dove troviamo forme di vita, prende il suo nome (dal greco τροπος, volgere, ruotare) dai moti di rimescolamento dell'aria, che siano orizzontali come i venti o verticali come i moti convettivi.

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Cos’è e come si forma la nebbia?

Di Stefano Gandelli

Nelle giornate di cielo limpido infatti, grazie al riscaldamento del suolo dovuto alla luce solare, la temperatura dello strato d'aria a contatto col terreno aumenta. L'aria riscaldata si espande e per questo ha minore densità, quindi tende a "risalire" in quota sostituita dall'aria più fredda e pesante che scende: il rimescolamento continuo tra strati diversi porta ad diminuzione progressiva della temperatura con l'altitudine, chiamata gradiente termico negativo. In pratica, man mano che aumenta l'altitudine, diminuisce la temperatura.

L'inversione termica

Nei mesi invernali il terreno tende a scaldarsi meno, poiché le ore di luce sono ridotte e l'inclinazione dell'asse terrestre riduce l'energia assorbita giornalmente.

Il terreno perde rapidamente il calore accumulato al calare del Sole, emettendolo sotto forma di radiazione (raggi infrarossi) verso l'atmosfera: in caso di serate e notti nuvolose una parte di questo calore viene trattenuto, grazie alla capacità dell'acqua contenuta nelle nubi di assorbire i raggi IR e riemetterla anche verso il terreno.

In presenza di cielo terso, le temperature al suolo possono invece crollare portando anche a gelate notturne, mentre l'aria in quota, essendo uno scarso conduttore di calore, mantiene una temperatura più alta. Solamente le masse d'aria più basse, a contatto diretto col terreno, diventano più fredde e dense, più "pesanti": interrotto così il moto convettivo e relativo mescolamento dell'aria, si realizza la condizione di inversione termica.

Questo fenomeno spesso svanisce nel giro di poche ore dall'alba, ma può diventare una condizione stabile grazie ad altri fattori come catene collinari/montuose che limitano i venti: in questo caso, lo strato di inversione può "sigillare" la massa d'aria sottostante per uno o più giorni.

Le conseguenze dell'inversione termica

La più naturale conseguenza di questo fenomeno è la permanenza di eventuali nebbie o foschie, che limitano ulteriormente l'irraggiamento al suolo e il riscaldamento diurno.

L'umidità relativa degli strati più vicini al terreno resta alta, favorita dalle temperature basse e dall'assenza di venti. Piccole gocce d'acqua condensano ma rimangono sospese in aria, riducendo la visibilità: si parla di foschia quando questa è tra 1 e 10 km, e di nebbia quando il campo visivo è  inferiore al chilometro.

In presenza di temperature prossime o inferiori allo zero, è possibile che si formi brina da nebbia o galaverna, cristalli di ghiaccio generati sulla superficie di piante o oggetti all'aperto nel corso della notte.

Nei paesaggi urbani, in aree ad alta industrializzazione o dove è praticata agricoltura intensiva con relativo uso di fertilizzanti e pesticidi, l'inversione porta anche ad un aumento della concentrazione di tutti gli inquinanti rilasciati a livello del suolo, che normalmente sarebbero dispersi dalla diffusione in alta quota e dai venti.

Anche per questo motivo la pianura Padana è una delle regioni più inquinate d'Europa: in quest'area abitano e si spostano quasi 15 milioni di italiani, con una forte presenza industriale e un comparto agricolo e di allevamento molto importante, fattori che spingono all'emissione di NOx, PM10 e PM2,5, ozono e altri inquinanti per cui l'area è tristemente famosa.

Non è un caso che le situazioni più critiche si osservino soprattutto in inverno, stagione in cui le istituzioni cercano di tutelare la salute dei cittadini con provvedimenti, spesso contestati, come il blocco dei veicoli più inquinanti, le targhe alterne o le domeniche a piedi.

Le illusioni ottiche causate dall'inversione termica

L'inversione termica può portare anche a conseguenze più "innocue" e molto conosciute da chi abita sulla costa o ha attraversato distese piatte e desertiche: si tratta dei miraggi che portano ad osservare, all'orizzonte, oggetti "volanti" o distorti per apparire più alti del normale al nostro occhio.

A causare questo effetto è la differenza di densità tra masse d'aria più fredde e più calde: come nel caso (molto più estremo) del passaggio aria/acqua, anche nell'attraversare masse d'aria di diversa densità la luce può essere rifratta (cioè deviata dal percorso rettilineo).

In questo caso, i raggi luminosi riflessi dagli oggetti che sarebbero nascosti dall'orizzonte vengono deviati verso il basso dallo strato d'aria più caldo verso il nostro punto di osservazione. A noi l'oggetto apparirà sollevato rispetto all'orizzonte stesso, o semplicemente "distorto" nel caso in cui l'oggetto osservato (come la montagna nella foto) fosse abbastanza alta da risultare visibile anche in condizioni normali.