Se leggete regolarmente il nostro blog, probabilmente vi sarete già imbattuti nella parola "geopotenziale". Ma cosa si nasconde dietro questo termine? Poiché è stato appena superato il record di altezza geopotenziale per il mese di aprile, cogliamo l'occasione per spiegarvi questo termine piuttosto tecnico.
Forse sapete che la pressione atmosferica è direttamente correlata al peso dell'atmosfera: possiamo facilmente immaginare una colonna d'aria sopra di noi, la pressione atmosferica è semplicemente il peso (per unità di superficie) di questa colonna. Immaginate un gatto che si trova al livello del mare ad una pressione di 1000 ettopascal (hPa), come mostrato nella figura 1. La forza esercitata dall'atmosfera su un'area di un metro quadrato è quindi di 100.000 Newton, ovvero un peso di circa 10.000 kg! Ora immaginate un uccello che vola a un livello di pressione di 500 hPa. A che altitudine si trova questo uccello? È ovviamente sopra il gatto, poiché la pressione diminuisce esponenzialmente con l'altitudine. Questo è abbastanza intuitivo, perché più si va in alto, meno "aria c'è sopra le teste", quindi meno peso viene esercitato da questa colonna d'aria. Ma quanto è alto sopra il gatto esattamente? Beh, dipende dalla distribuzione della temperatura all’interno della colonna d'aria.
Prendiamo l'esempio delle due colonne d'aria in figura 1 e concentriamoci sulla fetta di atmosfera compresa tra 1000 e 500 hPa. La fetta di sinistra è più fredda di quella di destra. L'aria fredda è più densa dell'aria calda, ma il numero di molecole di aria contenute nelle due porzioni di atmosfera è il medesimo. In entrambi i casi, la differenza di pressione fra il gatto e l’uccello è di 500 hPa, che corrisponde ad un volume di aria dal peso di circa 5’000 kg. Pertanto, l'aria fredda, che è più densa, ha bisogno di meno volume per contenere questi 5’000 kg rispetto all'aria calda. Di conseguenza l'altitudine dell'uccello che vola a 500 hPa nella colonna di aria calda è superiore a quella della colonna di aria fredda.
Quando parliamo di geopotenziale intendiamo dunque l’altitudine di un determinato livello di pressione. Nel nostro esempio precedente parliamo della quota del geopotenziale a 500 hPa, che fra l’altro proprio oggi ha raggiunto il valore record per il mese di aprile di 5'883 m (misurato dal radiosondaggio di Payerne delle 00 UTC). Questo record non è così sorprendente considerando la massa d’aria molto calda per la stagione che ha raggiunto la Svizzera. L’isoterma di 0 °C odierno è infatti anch’esso andato a podio: la radiosonda rilasciata nell’atmosfera a Payerne è dovuta infatti salire fino ad una quota di 3947 metri per misurare finalmente gli 0 gradi. Si tratta del terzo valore per il mese di aprile dall’inizio delle misure, dopo i 4072 m registrati il 20.4.2018 e i 3974 del 19.4.2018.
L’altitudine del geopotenziale è importante in meteorologia poiché ci fornisce utili informazioni sulle condizioni atmosferiche in quota: ci permette infatti di individuare l'equivalente delle depressioni e degli anticicloni presenti a diverse altitudini nell’atmosfera.