Strato Limite Planetario
(Planetary Boundary Layer)
Per strato limite planetario (SLP) intendiamo lo
strato più basso della troposfera, dove il vento è influenzato dall'attrito.
Lo spessore dello SLP non è costante. Durante la notte e nel corso della
stagione fredda, lo SLP tende ad assottigliarsi, mentre durante il giorno
e la stagione calda, esso tende ad ispessirsi. Le due cause
di ciò risiedono nella velocità del vento e nello spessore dell'aria in
funzione della temperatura. Venti di forte intensità consentono un maggiore
rimescolamento convettivo. Questo rimescolamento convettivo determina
l'espansione dello SLP. Di notte, lo SLP si contrae a causa della riduzione del
numero di termiche risalenti dalla superficie terrestre. L'aria fredda è più
densa di quella calda, di conseguenza lo SLP tenderà ad essere meno profondo
durante la stagione fredda.
Quali sono le caratteristiche dello SLP ?
Per prima cosa, il vento nello SLP è turbolento e soffia a
raffiche. L'attrito superficiale dovuto alla vegetazione ed alla topografia
provoca piccoli vortici turbolenti e lo sviluppo di vento con caratteristiche
caotiche. Al di sopra dello SLP, la velocità del vento è molto più uniforme e
forte in relazione ad una netta diminuzione dell'influenza dell'attrito. Al di
sopra dello SLP, alle medie latitudini, il vento è definito
"geostrofico". Un vento geostrofico si origina dal bilancio fra forza
del gradiente di pressione e forza di Coriolis. Nello SLP, la forza di attrito va ad
aggiungersi alle due suddette forze. Il bilancio di queste tre forze viene
definito "vento di gradiente". L'attrito impone all'aria un movimento
spiraliforme intorno alle aree di bassa pressione poiché esso fa scemare d'importanza
la forza di Coriolis. Procedendo dalla base fino alla sommità dello SLP, è
comune notare la rotazione del vento o il suo rinforzarsi. Ciò spesso è dovuto
alla diminuzione della grandezza della forza attrito con l'altezza.
In secondo luogo, la temperatura dello SLP è dominata in
maggior misura dall'avvezione e dalle cessioni di energia termica rispetto ai
livelli ad esso soprastanti. La Terra guadagna la maggior parte della sua
energia e ne perde in gran parte attraverso la sua superficie. Essa è
riscaldata dal calore solare e si raffredda per emissione di radiazione a onda
lunga. La più netta variazione di temperatura si verifica entro lo SLP. Esso
può riscaldarsi in maniera significativa durante il giorno, e raffreddarsi di
notte, mentre il resto dell'atmosfera permane ad una temperatura abbastanza
uniforme. Lo SLP è il maggior fornitore di calore e di umidità dei temporali.
Per questo, nella fase di previsione, è importante monitorare le avvezioni di
temperatura e le avvezioni di umidità. Un incremento di umidità e calore nello
SLP determinerà una maggiore instabilità nell'atmosfera.
E' possibile determinare la profondità dello SLP ?
Il modo più facile consiste nell'esame del sondaggio
termodinamico. La sommità dello SLP è spesso contrassegnato da un'inversione
di temperatura, un cambiamento della massa d'aria, una variazione della
velocità e/o della direzione del vento. Le inversioni intrappolano l'aria
all'interno dello SLP e non permettono alla convezione di trasferirsi nella media
e alta troposfera. Le inversione al di sopra dello SLP sono note come CAP. Lo
SLP è maggiormente definibile nelle situazioni in cui è in corso avvezione
differenziale o quando un fronte poco profondo è presente presso il
suolo. Alla sommità di un fronte, c'è una brusca variazione di massa
d'aria. In alcuni casi la transizione fra SLP e libera atmosfera non è ben
definita. Ad ogni modo, una generica altezza dello SLP può essere determinata
attraverso un'attenta osservazione delle variazioni del punto di rugiada e della
direzione/velocità del vento. Lo SLP generalmente si trova entro un migliaio di
metri dalla superficie terrestre.
Durante il giorno, lo SLP spesso si rimescola fino ad assumere
il gradiente adiabatico secco, specialmente nelle giornate chiare. Di notte, con
cielo sereno, accade il contrario. La superficie si raffredda per irraggiamento,
instaurando un'estesa inversione di temperatura attraverso l'intero SLP (per uno
studio accurato delle inversioni termiche nello strato prossimo al suolo, clicca
qui).
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