Misurazioni dell’ozono

MeteoSvizzera monitora i quantitativi di ozono nell’atmosfera sopra la Svizzera con diversi strumenti di misurazione. Infatti la fascia di ozono stratosferico assorbe una notevole parte delle radiazioni UV nocive emesse dal sole.

MeteoSvizzera applica diversi metodi per rilevare l’ozono con diverse risoluzioni spaziali e temporali. Ad Arosa gli spettrofotometri misurano la permeabilità dell’atmosfera alle radiazioni ultraviolette con diverse lunghezza d’onda. Questi valori consentono in seguito di calcolare la quantità totale di ozono contenuta in una colonna di atmosfera. A Payerne il profilo dell’ozono è invece rilevato direttamente mediante radiosondaggi. Sempre a Payerne si utilizza inoltre un radiometro a microonde con il quale si determina la concentrazione di ozono nella stratosfera e nella mesosfera, alle quote comprese tra 20 e 70 km.

Misurazione dell’ozono atmosferico

Gli spettrofotometri misurano l’assorbimento delle radiazioni della banda spettrale della luce UV (300-330 nm) e consentono di rilevare il quantitativo totale di ozono contenuto nella colonna atmosferica sopra la stazione di rilevamento utilizzando i due strumenti del tipo Dobson e Brewer.

Immagine dello strumento oblungo, installato su un tavolo. L’apparecchio si trova all’interno di un locale sotto una cupola di vetro che è aperta prima di ogni misurazione.
Spettrofotometro del tipo Dobson, utilizzato ad Arosa

Lo spettrofotometro Dobson misura l’intensità differenziale delle coppie di lunghezze d’onda di cui, durante l’attraversamento dell’atmosfera, una è assorbita in modo debole e l’altra forte. In tal modo si stabilisce il quantitativo complessivo di ozono. Per contrastare gli effetti disturbanti si misurano e si combinano tre diverse coppie di lunghezza d’onda. Con l’apparecchio raffigurato le misurazioni devono essere effettuate da una persona. Tuttavia di recente MeteoSvizzera ha sviluppato una versione automatica.

Immagine di un apparecchio montato su un treppiede e situato all’aperto su un tetto
Spettrofotometro di tipo Brewer di Kipp & Zonen, utilizzato ad Arosa

Lo spettrofotometro Brewer misura l’intensità assoluta della radiazione solare per quattro lunghezze d’onda nella fascia da 310 a 320 nm. La quantità di ozono può essere dedotta dalla somma ponderata di queste misurazioni. Questo apparecchio funziona automaticamente ed è molto affidabile; è utilizzato ad Arosa da oltre 25 anni.

Misurazione del profilo dell’ozono

Nell’immagine è raffigurata la sonda aperta con la pompa e il contenitore in plastica contenente la soluzione acquosa di ioduro di potassio.
La sonda dotata del sensore di ozono del tipo «Electrochemical Concentration Cell» di Droplet Measurement Technology; la sonda è utilizzata a Payerne

Tre volte alla settimana MeteoSvizzera misura il profilo dell’ozono con una sonda aerologica. Il sensore di ozono si basa sulla reazione chimica tra la molecola di ozono (O3) e il ioduro di potassio (KI) contenuto nelle piccole capsule bianche. L’aria è pompata all’interno dell’involucro e in seguito apportata nella capsula contenente una soluzione acquosa di ioduro di potassio. In base al principio di una cellula elettrochimica la quantità di ozono nell’aria può essere misurata attraverso la tensione elettrica tra due elettrodi. Questo dispositivo è sufficientemente leggero per essere trasportato in quota da un pallone aerologico. Ciò consente una precisa misurazione in situ del profilo dell’ozono dal suolo fino a un’altitudine di 30-35 chilometri.

Altri sistemi per la misurazione del profilo dell’ozono

MeteoSvizzera utilizza altri due metodi per misurare in modo indiretto il profilo dell’ozono mediante il cosiddetto «Remote Sensing». Queste misurazioni richiedono un’elaborazione relativamente complessa delle informazioni e forniscono un profilo con una risoluzione spaziale di 7-15 km, a un’altitudine di 20-70 km. Il primo metodo è l’impiego del radiometro a microonde SOMORA, il secondo la misurazione mediante strumenti Dobson e Brewer, effettuata all’alba e al tramonto.

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