Monitoraggio della radiazione

La misura sul lungo termine dei flussi di radiazione solare e infrarossa (termica) tra l’atmosfera e la superficie terrestre gioca un ruolo chiave per la ricerca sul clima. Misure molto precisione consentono di stabilire i valori di riferimento per il bilancio energetico della radiazione solare e termica permettendo così di analizzare l’evoluzione temporale delle misure attuali e di identificare eventuali deviazioni e anomalie. La ricostruzione della serie temporale dei livelli di radiazione UV dal 1926 mostra che la radiazione UV dipende soprattutto dalla concentrazione di ozono e dalla durata dell’irraggiamento solare.

La radiazione è il motore che tiene in moto gli scambi di energia tra l’atmosfera, gli oceani e la superficie terrestre. Il riscaldamento globale causerà presumibilmente un aumento della radiazione infrarossa dall’atmosfera verso la superficie terrestre. Uno squilibrio nel bilancio della radiazione provoca una serie di dinamiche meteorologiche ed influenza in modo deciso i cambiamenti climatici. Differenze anche minime tra l’energia radiante (solare e termica) incidente (sulla superficie) e quella riflessa (dalla superficie) sono sufficienti per avviare questi processi. È quindi molto importante rilevare i flussi di radiazione con un elevato grado di precisione. L’osservazione pluriennale dei flussi di radiazione alla superficie terrestre è quindi una componente importante del monitoraggio del clima a cui MeteoSvizzera partecipa attivamente nel quadro del programma Global Atmosphere Watch (GAW).

Il ciclo annuale della radiazione

MeteoSvizzera misura la radiazione a livello della superficie terrestre in corrispondenza delle stazioni di misura della rete climatologica svizzera per il monitoraggio della radiazione in ambiente alpino SACRaM (Swiss Alpine Climate Radiation Monitoring), spaziando sull’intero spettro elettromagnetico: dagli ultravioletti, al visibile, fino agli infrarossi. Le stazioni si trovano a Davos, Locarno-Monti, Payerne e sullo Jungfraujoch.

Radiazione UV e i suoi fattori d’influenza

L’intensità della radiazione UV dipende da molti fattori, fra i quali l’elevazione del sole sopra l’orizzonte, la copertura nuvolosa e l’albedo del suolo (fortemente influenzata dall’innevamento). La concentrazione di diverse componenti chimiche presenti in atmosfera e che interagiscono con la radiazione UV (come l’ozono) è egualmente importante al fine di interpretare correttamente i dati di radiazione UV alla superficie. L’importanza dell’elevazione solare risulta evidente se si osserva il ciclo annuale della radiazione UV, con valori minimi durante l’inverno e massimi durante i mesi estivi. La stazione dello Jungfraujoch, fra tutte le stazioni quella situata alla quota più elevata, presenta la maggiore intensità di radiazione UV. In particolare, l’aria più rarefatta e la presenza permanente delle neve in gran parte dell’area circostante determinano valori molto alti di radiazione UV.

Ogni punto di colore blu nel grafico rappresenta le medie giornaliere del 2014. Le curve rosse indicano le medie mobili per l’anno 2014, calcolate per ogni giorno dell’anno sulla base dei valori dei 31 giorni vicini. Le curve nere rappresentano le medie mobili dall’inizio della serie fino al 2013. Se si confronta la media mensile mobile del 2014 con il ciclo annuale medio, si possono osservare le deviazioni dall’andamento medio. Risulta ad esempio evidente che per quasi tutte le stazioni la radiazione UV durante il periodo da metà Giugno alla fine di Agosto è stata di molto inferiore alla media pluriennale.

Influsso della copertura nuvolosa sulla radiazione a onde corte e lunghe

L’intensità della radiazione a onde corte dipende dall’elevazione del sole, dalla copertura nuvolosa, dall’albedo del suolo e dallo spessore ottico dell’atmosfera dovuto agli aerosols. Quest’ultimo è un’unità di misura che esprime la trasparenza/opacità dell’atmosfera. Sullo Jungfraujoch ad esempio lo spessore ottico dovuto agli aerosol è solitamente molto basso, sebbene sia influenzato da eventi quali la polvere del Sahara o le emissioni locali provenienti dalle valle adiacenti.

La copertura nuvolosa ha un impatto importante sia sulla radiazione a onde corte (solare) che su quella a onde lunghe (infrarosse, termiche). Di regola l’effetto su queste due bande di lunghezza d’onda è opposto: le nuvole riducono per lo più l’intensità della radiazione a onde corte, ma solitamente aumentano quella della radiazione a onde lunghe. Allo stesso tempo, la radiazione a onde lunghe è influenzata anche dalla temperatura dell’atmosfera e dal suo contenuto in vapore acqueo. Nel 2014, l’irradianza durante i mesi di Gennaio e Febbraio e nel periodo che va dalla fine di Giugno alla fine di Agosto era al di sotto della media, valori questi dovuti ad un incremento della copertura nuvolosa rispetto alla media. Al contrario, alle stazioni di Payerne e Locarno –Monti nel mese di Giugno 2014 l’irradianza a onde corte è risultata essere superiore alla media del periodo. L’irradianza a onde lunghe durante Gennaio e Febbraio è stata anch’essa superiore alla media, valori questi chiaramente attribuibili ad una maggiore copertura nuvolosa. Al contempo però, dalla fine di giugno alla fine di Agosto l’irradianza a onde lunghe non ha superato i valori medi del periodo, il che può essere dovuto ad altri parametri che influenzano la radiazione termica oltre a quelli legati alla copertura nuvolosa.

Questa situazione ha causato elevate temperature nell’atmosfera, riducendo l’influsso delle nubi sulla radiazione a onde lunghe. A Locarno-Monti la situazione si è protratta fino in ottobre poiché la radiazione a onde lunghe è stata inferiore rispetto alla norma. Sullo Jungfraujoch nel primo semestre la radiazione a onde corte è stata leggermente inferiore alla media e quella a onde lunghe superiore. A Davos infine la radiazione a onde corte è stata notevolmente più bassa della norma in giugno e in parte anche in luglio, mentre la radiazione a onde lunghe non ha fatto registrare deviazioni dalla media pluriennale.

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