Misurazioni dell’ozono

MeteoSvizzera monitora i quantitativi di ozono nell’atmosfera sopra la Svizzera con diversi strumenti di misurazione. Questo è un compito molto importante perché la fascia di ozono stratosferico assorbe una notevole parte delle radiazioni UV nocive emesse dal Sole.

MeteoSvizzera applica diversi metodi per rilevare l’ozono nell’alta atmosfera con diverse risoluzioni spaziali e temporali. Ad Arosa gli spettrofotometri misurano la trasmittanza 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 d’aria dal terreno alla sommità dell’atmosfera. A Payerne il profilo della concentrazione 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, presenti ad Arosa.

Visione ingrandita: Immagine dello spettrofotometro del tipo Dobson, utilizzato ad Arosa.
Spettrofotometro del tipo Dobson, utilizzato ad Arosa.
© MeteoSvizzera

Lo spettrofotometro Dobson misura l’intensità differenziale delle coppie di radiazioni a differenti 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 di disturbo si misurano e si combinano tre diverse coppie di lunghezza d’onda. Un computer controlla la sequenza delle operazioni necessarie alla misurazione automatica della colonna di ozono. La serie di misura pluriennale di Arosa è basata su questo tipo di strumento.

Visione ingrandita: Immagine di uno spettrofotometro di tipo Brewer di Kipp & Zonen, utilizzato ad Arosa.
Spettrofotometro di tipo Brewer di Kipp & Zonen, utilizzato ad Arosa.
© MeteoSvizzera

Lo spettrofotometro Brewer misura l’intensità assoluta della radiazione solare in corrispondenza di quattro lunghezze d’onda nella fascia UV da 310 a 320 nm. La quantità di ozono può essere dedotta dalla somma ponderata di queste misurazioni indipendenti. Questo apparecchio funziona automaticamente ed è molto affidabile; è utilizzato ad Arosa da oltre 30 anni.

Misurazione del profilo della concentrazione d’ozono

Visione ingrandita: Nell’immagine è raffigurata la sonda dotata del sensore di ozono del tipo «Electrochemical Concentration Cell» della ditta ENSCI; la sonda è utilizzata a Payerne.
La sonda dotata del sensore di ozono del tipo «Electrochemical Concentration Cell» della ditta ENSCI; la sonda è utilizzata a Payerne.
© MeteoSvizzera

Tre volte alla settimana MeteoSvizzera misura il profilo della concentrazione d’ozono con una sonda aerologica. Il sensore di ozono si basa sulla reazione chimica tra la molecola di ozono (O3) e lo ioduro di potassio (KI) contenuto nelle piccole capsule bianche visibili nell’immagine precedente. L’aria è pompata all’interno dell’involucro e in seguito fatta affluire 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 chiamato SOMORA, il secondo la misurazione mediante strumenti Dobson e Brewer, effettuata all’alba e al tramonto (uso del cosiddetto metodo dell’inversione).

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