Temperatura del suolo
La gamma delle temperature del suolo varia dalle temperature superficiali, attraverso le temperature interne dei solidi (suoli, rocce, materiali da costruzione) a quelle delle cavità o grotte, dove non esiste alcuna escursione giornaliera o annua della temperatura (rispettivamente alle profondità di 1 e di 20 m). Queste temperature non sono che un fattore del continuo suolo-piante atmosfera, detto anche strato limite (v.
microclima).
La temperatura superficiale fluttua in base al bilancio energetico superficiale, cioè la velocità di cambiamento in energia interna del volume del suolo vicino alla superficie. Il bilancio energetico per un sottile strato superficiale è dato dalla variazione dell'intensità delle radiazioni a onde corte e lunghe che vengono assorbite, meno la riirradiazione superficiale, più la somma dei tassi netti di conduzione (v. calore e propagazione del calore;convezione) e del flusso di calore latente (il quantitativo di energia utilizzato per l'evaporazione dell'acqua). L'energia interna, attraverso la sua capacità termica, determina il grado di variazione della temperatura in un certo intervallo di tempo. Per esempio, una superficie piatta di terreno brullo diventa, nei confronti degli strati del suolo più profondi, una sorgente di calore durante il giorno e una zona di perdita di calore durante la
notte.
Al di sotto della superficie la conduzione è l'unico modo con cui avviene il trasferimento di energia. Per ogni strato, il tasso di flusso di calore è uguale al tasso di deflusso termico più il tasso di cambiamento dell'energia interna di un particolare volume di suolo. Le temperature degli strati superiori fluttuano durante il corso del tempo in corrispondenza con gli intervalli alternantisi di immagazzinamento e di cessione del calore. A causa delle variazioni giornaliere del tempo queste fluttuazioni non sono esattamente
periodiche.
Le fluttuazioni sono più pronunciate in condizioni di cielo sereno e di suoli spogli (o di altre superfici esposte), e sono meno percettibili nel caso di superfici coperte da vegetazione in condizioni di cielo nuvoloso. Le fluttuazioni quotidiane (o annuali) di energia, in base alle variazioni della temperatura superficiale, vengono trasmesse agli strati inferiori del suolo, con un'escursione termica in diminuzione esponenziale tra la temperatura del suolo più alta e quella più bassa a un particolare livello. Questa trasmissione è accompagnata da un crescente intervallo di tempo, in rapporto al tempo dell'evento di superficie. La temperatura del suolo tende ai suoi valori estremi (massimi o minimi) al momento di massima ricezione delle radiazioni in superficie, essendo in stretta connessione con esso. Questi estremi vengono rapidamente attutiti con la profondità, e risultano fuori fase con il tempo dell'originale immissione di
energia.
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