La radiazione è il motore che tiene in moto gli scambi di energia tra l’atmosfera, gli oceani e la superficie terrestre. Lo stato della nostra atmosfera e la temperatura media della Terra risultano dall’equilibrio di diversi flussi di radiazione tra queste tre componenti. Uno squilibrio nel bilancio della radiazione non provoca solo una serie di dinamiche meteorologiche, ma influenza anche in modo deciso i cambiamenti climatici.

Differenze anche minime tra i flussi di radiazione solare e quelli termici emessi dalla Terra verso lo spazio sono sufficienti per avviare questi cambiamenti. La misura di elevata precisione dei flussi di radiazione è pertanto una componente importante dello studio dei cambiamenti climatici, a cui MeteoSvizzera partecipa nel quadro del programma Global Atmosphere Watch (GAW).

Il ciclo annuale della radiazione

MeteoSvizzera misura la radiazione a livello della superficie terrestre presso le stazioni di misura della rete climatologica svizzera per il monitoraggio della radiazione in ambiente alpino SACRaM (Swiss Alpine Climate Radiation Monitoring), coprendo l’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

La radiazione UV costituisce solo una piccola parte dell’insieme delle radiazioni emesse dal Sole. La lunghezza d’onda della radiazione UV è però più piccola rispetto alla lunghezza d’onda della radiazione visibile. Di conseguenza la radiazione UV ha un impatto maggiore sulla salute umana, perché per le leggi della fisica tale radiazione è più energetica e riesce in questo modo a penetrare maggiormente nella pelle umana.  Un’esposizione eccessiva ai raggi UV può provocare delle lesioni alla pelle e agli occhi (colpo di sole, cancro della pelle, opacizzazione del cristallino). L’intensità della radiazione UV dipende da molti fattori, fra i quali l’elevazione del Sole, la copertura nuvolosa e l’albedo del suolo, fortemente influenzata dall’innevamento. Anche l’ozono atmosferico (Monitoraggio dell’ozono) svolge un ruolo importante poiché assorbe una parte della radiazione UV nella stratosfera e nella troposfera. 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 della neve in gran parte dell’area circostante determinano valori molto alti di radiazione UV.

I valori massimi della radiazione UV si raggiungono in estate (giugno). A Payerne, Locarno-Monti e Davos si situano attorno a 0,06 W/m2, mentre sullo Jungfraujoch raggiungono 0,08 W/m2. In inverno i valori sono notevolmente più bassi, in generale di dieci volte inferiori.

Influsso della copertura nuvolosa sulla radiazione a onde corte e lunghe

I valori massimi della radiazione globale a onde corte sono raggiunti in estate (giugno): a Payerne, Locarno-Monti e Davos si situano attorno a 350 W/m2, mentre sullo Jungfraujoch raggiungono 400 W/m2. In inverno i valori sono notevolmente più bassi, in generale di un fattore quattro.

Oltre che dai fattori menzionati in precedenza, l’intensità della radiazione solare dipende anche dalla concentrazione degli aerosol (Monitoraggio degli aerosol) nell’atmosfera, denominata anche «spessore ottico degli aerosol». Quest’ultimo è un’unità di misura che esprime la purezza dell’atmosfera. Sullo Jungfraujoch, ad esempio, lo spessore ottico degli aerosol è solitamente molto debole, ma è influenzato da estesi disturbi quali la polvere del Sahara o dalle emissioni locali delle valli adiacenti.

La copertura nuvolosa ha un influsso importante sia sulla radiazione solare (a onde corte), sia su quella termica (a onde lunghe). Di regola l’effetto su questi due tipi di radiazioni è opposto: le nuvole riducono per lo più l’intensità della radiazione solare, ma solitamente aumentano quella della radiazione termica trattenendo così l’energia termica negli strati bassi dell’atmosfera.

I valori massimi della radiazione a onde lunghe si raggiungono in estate (da fine luglio ad agosto) e a Payerne e Locarno-Monti si situano attorno a 400 W/m2, a Davos a 350 W/m2 e sullo Jungfraujoch a poco più di 300 W/m2. In inverno i valori sono notevolmente inferiori, in generale pari a circa 200-250 W/m2.

Serie di dati pluriennali della radiazione UV

A Davos MeteoSvizzera misura la radiazione ultravioletta dal 1995, sullo Jungfraujoch dal 1996, a Payerne dal 1997 e a Locarno-Monti dal 2001. Considerate le importanti ripercussioni della radiazione UV sulla salute e sull’ecosistema, è necessario disporre di serie di dati ancora più lunghe. Mediante metodi di ricostruzione è possibile calcolare la radiazione UV del passato sulla base delle concentrazioni di ozono, dell’elevazione del sole, della copertura nuvolosa e dell’albedo del suolo. Per questi parametri esistono serie di dati su periodi molto lunghi.

La ricostruzione della radiazione UV è stata effettuata mediante le serie di dati di Arosa (ozono) e Davos (copertura nuvolosa), che risalgono al 1926. I risultati mostrano che la radiazione UV varia ogni anno dal 5 al 10%. I fattori che incidono maggiormente su tale variazione sono la concentrazione di ozono e la durata del soleggiamento, mentre i cambiamenti della copertura nevosa hanno un effetto esiguo. L’aumento della radiazione UV a partire dalla fine degli anni 1970 è dovuto principalmente all’assottigliamento dello strato di ozono. (Monitoraggio dell’ozono)