Monitoraggio dell'andamento termico giornaliero delle acque dell'Adige e dell'Avisio a Trento

di Giacomo Poletti

OBIETTIVO E DESCRIZIONE DELLO STUDIO

L’obiettivo del monitoraggio è di indagare l’eventuale esistenza di un ciclo termico giornaliero nelle acque di corsi d’acqua di diversa portata come l’Adige e l’Avisio, durante una fase di tempo stabile con escursione termica giornaliera ampia e regolare. Il livello dei corsi d’acqua è rimasto sostanzialmente invariato per l’intero periodo. Sono stati posizionati tre datalogger “Tempstick”, programmati per la registrazione con cadenza di 10 minuti, attivi dalle ore 0.00 del 27 ottobre fino alle ore 10.30 del 1° novembre (5 giorni e 10,5 ore, 784 valori misurati per punto).


PUNTI DI MISURAZIONE

Nell’immagine la zona del monitoraggio e le posizioni dei tre “Tempstick”.

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Fig. 1 - Punti di misurazione: “Adige” (acque, a 1,5 m di profondità), “Avisio” (acque, a 0,3 m di profondità), “Aria” (aria, a 2 m di altezza dal suolo). Ortofoto tratta da Bing Maps®.

ADIGE – Il “Tempstick” è stato inserito in un contenitore plastico stagno di 5 litri, zavorrato al suo interno da pietre e collegato a riva da una corda per il recupero, inabissato sul fondo del fiume a circa 1,5 m di profondità ed a circa 5/6 m dalla sponda destra. Il punto si trova a monte della discarica di Ischia Podetti. Il sensore non risulta schermato ma il contenitore plastico ha superficie opaca. Si valuta che la torbidità, la profondità e l’elevata velocità delle acque rendano trascurabili gli effetti della radiazione solare diretta.

AVISIO – Il “Tempstick” è stato inserito in un contenitore plastico stagno di circa 1 litro, zavorrato al suo interno da pietre, collocato sul fondo del torrente a 0,3 m di profondità ed a circa 3 m dalla sponda sinistra. Il punto si trova nell’ampio conoide terminale, in una zona aperta fra Lavis e il Ponte dei Vodi. Per eliminare gli effetti di radiazione solare diretta il contenitore è stato riparato con delle pietre a loro volta immerse sotto il pelo dell’acqua.

ARIA – Il “Tempstick”, schermato con piatti polimerici, è stato posizionato a 2 m dal suolo lungo il lato nord dell’argine sinistro dell’Avisio. Il punto risulta a circa un metro dal muro arginale (alto circa 3 m), al margine di una vasta area prativa. Per prevenire l’interazione da parte di terzi, è stato posizionato all’interno di un cespuglio.

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Fig. 2 – Foto dei punti di misurazione. “Adige” (a sx) con il contenitore del “Tempstick” in primo piano; “Avisio” (al centro), e “Aria” (a dx). Le frecce indicano il punto esatto di misurazione.

ANDAMENTO METEOROLOGICO

Per effettuare il monitoraggio si sono individuati cinque giorni consecutivi con previsione di tempo stabile. Il periodo si è rivelato in linea con la prognosi dei principali modelli; si sono avuti iniziali afflussi freschi da est al suolo ed in quota (legati a un minimo sui paesi balcanici) che hanno fatto diminuire le temperature fino al 29 ottobre. Nei giorni successivi il minimo è andato colmandosi, spostandosi verso est. Sul Trentino si è così affermato un cuneo anticiclonico di matrice mediterranea e le temperature sono risalite. Il cielo è rimasto pressochè sereno per l’intero periodo, come da previsioni iniziali.

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Fig. 3 – Carte degli spessori (colori: spessore fra 1000 hPa e 500 hPa), pressione al suolo (linee bianche) e quota di geopotenziale a 500 hPa (linee nere) per i sei giorni del monitoraggio. Fonte www.wetter3.de.

RISULTATI

I dati di temperatura sono completati dalle rilevazioni dei livelli idrometrici dell’Adige (ponte di San Lorenzo a Trento), del Noce (Mezzolombardo) e dell’Avisio (a Lavis), disponibili sul sito dell’Autorità di Bacino del fiume Adige. E’ possibile quindi rilevare alcuni aspetti generali emersi dalla campagna di monitoraggio (fig. 1 e successive):

• La temperatura dell’aria ha avuto un andamento molto regolare. Si sono registrati disturbi favonici nella prima notte (27/10) e, in misura residua, nella seconda (28/10). Il periodo ha visto quindi una marcata escursione termica giornaliera, con andamento delle temperature nel periodo dapprima decrescente, poi crescente: il giorno più freddo è stato quello centrale (29/10). Si è osservata la capacità della brezza di monte di destabilizzare il regolare calo notturno delle temperature, specie al termine della avvezione fredda (assenza di venti sinottici prevalenti).

• Il regime di temperatura dei corsi d’acqua risulta pesantemente influenzato dai rilasci dei bacini di Santa Giustina (Noce, affluente dell’Adige) e di Stramentizzo (Avisio). Tuttavia l’escursione termica giornaliera naturale dei corsi d’acqua è quantificabile in circa 1.5° nell’Avisio, fra 0.4° e 0.6° nell’Adige, a fronte di un diun analogo valore nell’aria nello stesso periodo compreso fra i 9° e i 12°.

• I rilasci inducono repentini riscaldamenti delle acque nell’Adige fra il tardo pomeriggio e la sera (con un aumento di 1.5°/1.8°, maggiore nelle giornate più fredde), nell’Avisio fra la sera e la notte, con un aumento più contenuto (fra 0.2° e 0.4°). Nell’Adige le temperature massime giornaliere coincidono con il rilascio serale delle acque del Noce. Nell’Avisio la temperatura mostra un massimo giornaliero nel primo pomeriggio, in fase con la temperatura dell’aria; nelle ore diurne si registra una sensibile diminuzione del livello del torrente, la quale potrebbe favorire il riscaldamento delle acque.

• La temperatura integrale minima si è registrata il 30/10 sia nell’aria (7.59°) che nell’Avisio (7.97°) ma il giorno successivo (31/10) nell’Adige (7.54°), presumibilmente per via della maggiore inerzia termica.

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Fig. 4 – Andamento delle temperature rilevate con i Tempstick durante la campagna.

• La temperatura media integrale durante l’intero campionamento è risultata di 7.99° per l’Adige, inferiore sia a quella dell’aria (8.20°) sia a quella dell’Avisio (8.38°); quest’ultimo corso d’acqua è risultato quindi tendenzialmente più caldo dell’Adige, specie nelle ore notturne. Si ricorda che le giornate del monitoraggio hanno coinciso con la prima avvezione fredda della stagione autunnale.

ADIGE – L’andamento giornaliero della temperatura risulta fortemente influenzato dai rilasci effettuati sui bacini a monte. In particolare si osserva una evidente correlazione con i rilasci pomeridiani/serali del torrente Noce, che immette in Adige una grossa portata di acque più temperate provenienti dal bacino di Santa Giustina. I dati idrometrici consentono di verificare l’entità del fenomeno, anche se non sono disponibili dati di portata ma solo di livello. L’onda di rilascio del Noce impiega circa 1h.20’ per percorrere il tratto da Mezzolombardo al ponte di San Lorenzo a Trento (distanti 17,8 km: la velocità di propagazione è stimabile attorno ai 13 km/h o 220 m/min), comportando un aumento di livello di circa 60 cm del Noce e di circa 40 cm dell’Adige. La temperatura di quest’ultimo aumenta repentinamente (anche in profondità) all’arrivo delle acque, mediamente di 1.5° (fino a 1.8° nelle giornate più fredde) raggiungendo un valore stabile in circa 1h/1h.30’, per poi riabbassarsi alla sera al termine dell’immissione.

E’ individuabile, specie nelle giornate del 27/10, 29/10 e 30/10, un massimo di temperatura pomeridiano, prima dell’arrivo delle acque del Noce, presumibilmente dovuto al ciclo naturale giornaliero. Ipotizzando questi massimi secondari come naturali, si rileverebbe una escursione termica giornaliera delle acque dell’Adige compresa fra i 0,4° e i 0,6°. Si osserva peraltro come in tutte le giornate della campagna, l’Adige abbia registrato un minimo di temperatura al primo mattino concomitante con un massimo secondario di livello, il che potrebbe far ipotizzare l’immissione di acque più fredde da qualche località posta a monte, o il ripristino durante la notte di condizioni di portata più naturali.

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Fig. 5 – Andamento delle temperature in Adige (in rosso) e dei livelli idrometrici rilevati a Mezzolombardo sul Noce (linea blu tratteggiata) e nell’Adige, al ponte di San Lorenzo a Trento posto 17,8 km più a valle (linea blu continua).

AVISIO – In questo caso l’andamento giornaliero della temperatura risulta influenzato dai rilasci effettuati dal bacino di Stramentizzo, posto circa 28 km a monte, tuttavia rispetto al fiume Adige la curva risulta più regolare ed i valori estremi giornalieri sono in fase con quelli dell’aria. Rispetto all’Adige si registra una migliore correlazione con la temperatura dell’aria ed una maggiore naturalità nell’andamento termico.

I dati dell’idrometro di Lavis, rilevati ogni 15 minuti, sono estremamente irregolari, con alti e bassi fittizi dovuti presumibilmente al basso tirante ed alla presenza di onde di volta in volta rilevate dal lettore ottico. Per favorire la lettura dei valori si è quindi calcolata una media mobile degli stessi su cinque rilevazioni (media mobile su periodo di 1h.15’).

Il massimo principale di temperatura giornaliera avviene nel primo pomeriggio, in fase con la temperatura dell’aria; tuttavia l’entità di questo massimo potrebbe essere influenzata verso l’alto dalla riduzione di portata operata quotidianamente fra le 12 e le 18 (calo di livello di qualche cm). I dati mostrano l’esistenza di un massimo di temperatura secondario attorno alle 23, in concomitanza con un aumento di portata.

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Fig. 6 – Andamento delle temperature in Adige (in rosso) e dei livelli idrometrici rilevati a Mezzolombardo sul Noce (linea blu tratteggiata) e nell’Adige, al ponte di San Lorenzo a Trento posto 17,8 km più a valle (linea blu continua).

VALUTAZIONE ORARIA DEGLI ESTREMI DI TEMPERATURA – In Tabella 1 sono riassunti gli estremi registrati giornalmente dai tre Tempstick: per l’Adige e l’Avisio si sono indicati i massimi ascrivibili all’andamento naturale quando rilevabili (“max α”) e i massimi dovuti al rilascio artificiale di acque da monte (“max β” e eventuali “max γ”).

Per quanto riguarda le minime, l’Avisio mostra un ritardo medio di circa un’ora rispetto al minimo registrato in aria (da 20’ a 1h.20’ durante le sei mattinate di campionamento). L’Adige registra un minimo di temperatura al mattino anticipato rispetto a quello dell’Avisio e mediamente più vicino all’orario della temperatura minima in aria.

Per quanto riguarda le massime, quelle dell’Adige sono fortemente influenzate dal rilascio di acque del Noce e cadono fra le 19.40 e le 21.40, mentre il massimo naturale pomeridiano, quando riscontrabile, sembra avvenire in ritardo rispetto all’aria di 1-2 ore. L’Avisio presenta massime giornaliere in orari più prossimi a quelli dell’aria. Il massimo tardo/serale indotto dal rilascio di Stramentizzo risulta molto regolare e nelle cinque serate della campagna è avvenuto fra le 22.30 e le 23.20.

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Tab. 1 – Valori minimi e massimi giornalieri di temperatura per l’Adige (in blu), l’Avisio (in verde) e l’aria a 2 m (in rosso). Relativamente ai massimi, quando possibile vengono distinti i valori presumibilmente attribuibili al ciclo naturale (“max α”) da quelli dovuti al rilascio artificiale di acque (“max β“ e ulteriori, “max γ“).

 

 

“il vero consiste essenzialmente nel dubbio, e chi dubita sa, e sa il più che si possa sapere”
Giacomo Leopardi

   

Il calo del limite delle nevicate in Val di Non

A cura di Francesco Fiorazzo - Questo inverno fino ad ora molto mite, piovoso ed avaro di nevicate a bassa quota ha se non altro fornito l’occasione di “testare” il comportamento della Valle di Non in presenza di forti ed umide correnti da sudovest.
Sapevamo già che la valle poteva offrire delle ottime performance in termini di neve con tali correnti ma personalmente non credevo che con le temperature previste si potesse davvero creare quell’omotermia necessaria alla caduta di neve fino al fondovalle. Ed invece è successo che per ben due volte, ovvero in occasione del passaggio delle perturbazioni di Natale-S.Stefano e del 5 gennaio, la pioggia iniziale sia stata più o meno rapidamente sostituita dalla neve nonostante la completa assenza di cuscini freddi o irruzioni di aria fredda concomitanti alle precipitazioni.

I motivi che hanno determinato un calo così eclatante della quota neve ruotano tutti attorno al famigerato fenomeno del raffreddamento atmosferico dovuto alla fusione della neve: in tutti e due i casi considerati, il calore latente necessario alla fusione della neve è stato cioè assorbito dal processo di fusione stesso, in maniera proporzionale all’intensità della precipitazione e quindi al volume della massa di ghiaccio in discesa al di sotto del limite dello zero termico.
La formula che esprime la quantità di calore latente assorbito dal processo di fusione è:

AQ=Lƒ Al Rm

in cui Lƒ è il calore latente di fusione a 0°C, Al la densità dell’acqua liquida, e Rm la quantità della precipitazione liquida-equivalente espressa in metri. Dalla formula risulta chiaro come la quantità di calore latente assorbito e quindi il conseguente raffreddamento dell’atmosfera, sono direttamente proporzionali alla quantità di acqua che precipita in atmosfera (intensità delle precipitazioni), indicata con il termine Rm.

Benissimo. Questa spiegazione deve però essere integrata attraverso un approfondimento delle caratteristiche orografiche della valle, altrimenti non si capisce quale sia il motivo per cui lo stesso fenomeno non ha determinato nevicate anche in altre valli trentine come la Valsugana o in Valle dell’Adige, dove nonostante copiosissime precipitazioni, il limite della neve è stato quasi sempre superiore ai 1200 mt.
Perché, dunque, in Val di Non il meccanismo di raffreddamento da fusione risulta particolarmente efficace?
Nel chiederci questo, richiamiamo brevemente i fattori che agevolano il calo del limite delle nevicate provocato dal raffreddamento da fusione nel caso di fenomeni intensi:

- Caratteristiche morfologiche della valle che incidono sul volume d’aria in essa presente: in soldoni, più la valle è stretta e alta e meno quantità di aria deve essere raffreddata attraverso il processo descritto. In questo caso il passaggio da pioggia a neve in caso di precipitazioni forti e isoterme al limite è decisamente più probabile.

- Scarso rimescolamento nei bassi strati: più la valle è chiusa, più l’aria è “stagnante” e il raffreddamento da fusione efficace, insistendo sulla medesima colonna d’aria già in via di raffreddamento; viceversa, in presenza di rimescolamento allo strato limite, la massa d’aria che subisce il processo di raffreddamento è continuamente sostituita da nuovi apporti più miti ( è come se ci fosse una dispersione del lavoro: il meccanismo cioè “gira a vuoto” poiché il calore viene sottratto a masse d’aria ogni volta diverse e quindi il calo termico risulta molto meno incisivo se consideriamo la temperatura dell’aria dell’intera colonna)

In generale, quindi, il processo di raffreddamento da fusione lungo l’intera colonna d’aria si verifica secondo la regola generale rapportata all’intensità della precipitazione (rapporto di proporzione diretta) solo nel caso in cui la precipitazione stessa non sia accompagnata da forte rimescolanza nei bassi strati. In pratica, nei casi di intenso flusso nei bassi strati, la formazione dello strato di omotermia al di sotto dello zero termico risulta inibita a causa del forte rimescolamento, che continua ad apportare masse d’aria più calda, non permettendo un consistente raffreddamento per sottrazione del calore latente; tale fenomenologia è particolarmente evidente sui primi contrafforti di una catena montuosa direttamente interessata da correnti d’aria umida in grado di produrre precipitazioni da stau in caso di intenso flusso: in questo frangente, il raffreddamento da fusione si manifesta in maniera poco significativa poiché le masse che subiscono il processo di raffreddamento sono come detto continuamente sostituite da masse d’aria costantemente più mite. Una situazione che con le dovute proporzioni si verifica anche nei pressi di Molveno, dove in presenza di forti correnti di libeccio spesso la pioggia sostituisce la neve nonostante la zona sia interessata da abbondanti precipitazioni: l’apertura a sud e la mancanza di ostacoli orografici crea le condizioni per un forte rimescolamento dell’aria che impedisce un raffreddamento da fusione efficace.
Curiosamente, nel bel mezzo del peggioramento, ovvero in concomitanza con le correnti più forti, anche ad Andalo la neve si è trasformata in pioggia, verosimilmente a causa di sbuffi più miti provenienti proprio dalla zona di Molveno.
In Val di Non invece l’omotermia non ha mai ceduto, se non in tarda serata, quando i fenomeni si sono fatti molto deboli o assenti.
Come spesso accade poi, il rimescolamento indotto dalle turbolenze innescate dal fronte freddo in entrata, hanno determinato l’erosione totale dello strato isotermico: paradossalmente, nonostante il calo termico in atto in quota, le precipitazioni all’ingresso del fronte freddo si sono trasformate quasi ovunque in pioggia sul fondovalle noneso.
In conclusione, dei due fattori orografici che incidono sull’efficacia del raffreddamento da fusione, credo che quello prevalente in Val di Non sia la scarsissima rimescolanza della massa d’aria nei bassi strati in presenza di forte flusso in quota da sudovest e abbondanti precipitazioni: d’altra parte la vallata è anche piuttosto ampia e il volume d’aria che essa può contenere è notevole. Tale volume d’aria però rimane “intrappolato” nella valle, forse anche grazie alla sua forma ad imbuto che inibisce gli scambi d’aria “in entrata” con la vicina Valle dell’Adige. Molto spesso accade che in zona Rocchetta il vento spinga in direzione Mezzolombardo, non ho mai registrato un flusso contrario. Ciò è probabilmente determinato dal fatto che la differenza termica fra la bassa valle e la piana rotaliana da origine ad una differenza di pressione che sospinge i flussi di aria verso la piana rotaliana stessa, dove è presente una bassa pressione relativa. Peraltro, gli effetti di questo meccanismo di “scarico” di aria sono ben evidenziati da questa fotografia scattata subito dopo il peggioramento della Befana:

L’innevamento, procedendo dalla val di Non verso la piana, è presente praticamente solo in basso, nella zona della Rocchetta; ciò fa ipotizzare che la neve sia stata trasportata in loco dalle correnti fredde nei bassi strati costantemente provenienti dalla Val di Non, correnti che hanno avuto poi il merito indiretto di impedire all’aria mite presente in valle dell’Adige eventuali incursioni in terra nonesa. Più in alto regnavano le miti correnti da sud e quindi ecco giustificata la pioggia in zona Fai della Paganella, nei cui pressi è stata scattata la foto.
Nei bassi strati della colonna d’aria nonesa quindi, “calma piatta”: l’unica massa d’aria che penetra in valle nei peggioramenti da SW è quella proveniente dalla zona di Andalo, aria che però non crea interferenze nei bassi strati ma alimenta forti precipitazioni dovute al fenomeno dello spillover che sfrutta appunto il trampolino orografico presente a sud della valle. Un ulteriore elemento da tenere in considerazione per una analisi microclimatica completa potrebbe essere quello relativo ad un certo raffreddamento adiabatico della massa d’aria che è costretta forzatamente ad alzarsi in zona Molveno-Andalo, aria che poi riversa il carico di umidità proprio in valle.

 

Proposte didattiche 2013-2014

Siamo lieti di comunicarvi che, a partire da quest'anno, nell'offerta didattica della Fondazione Museo Civico di Rovereto (TN), compaiono per la prima volta quattro moduli di meteorologia a cura dell'Associazione di Promozione Sociale "Meteo Trentino Alto Adige". I laboratori, curati dai nostri soci Filippo Orlando e Francesco Fiorazzo, sono rivolti agli alunni che frequentano l'ultimo anno delle scuole primarie (classi quinte elementari) e ai giovani studenti delle scuole secondarie di primo grado (classi prima, seconda e terza media). Ecco i quattro moduli, nel dettaglio:

 

Alla scoperta della meteorologia

 

1) Anche l'aria pesa!

Ripercorrendo l'esperienza dell'allievo di Galileo Galilei, Evangelista Torricelli, il laboratorio accompagna i ragazzi alla scoperta della pressione atmosferica e all'invenzione dello strumento per poterla misurare: il barometro, che ci consente anche di poter prevedere il tempo. Dopo una lezione introduttiva, i ragazzi verrano coinvolti attivamente nella costruzione di un barometro rudimentale.

Sede: in classe.
Destinatari: scuola primaria (classi quinte), scuola secondaria di primo grado (scuole medie).
Durata: 2 - 3 ore.


2) Quanta pioggia è caduta?

L'acqua che cade dal cielo: le precipitazioni nelle loro più svariate forme. Si sveleranno i misteri della formazione delle gocce d'acqua, dei cristalli di neve e dei chicchi di grandine. Prepariamoci a trasformare un noioso giorno di pioggia in un'occasione di divertimento e sperimentazione grazie alla costruzione di un pluviometro per misurare la quantità di acqua caduta dal cielo durante un episodio perturbato. Attraverso questo laboratorio sarà possibile introdurre i ragazzi alla scoperta del grande ciclo dell'acqua, che permette la vita sul nostro pianeta.

Sede: in classe.
Destinatari: scuola primaria (classi quinte), scuola secondaria di primo grado (scuole medie).
Durata: 2 - 3 ore.


3) Calma, brezza, tempesta... il vento!

Caldo e freddo, ma non solo, mettono in moto le piccole e grandi masse d'aria che danno origine al vento. Osserviamo insieme le sue caratteristche e i suoi effetti, impariamo a dargli un nome a seconda della direzione da cui proviene e scopriamo i venti tipici di una regione alpina come la nostra: il foehn e lo stau, le brezze di monte, di valle, di lago. Alla fine del laboratorio costruiremo un anemometro artigianale, utile a monitorare la direzione del vento e a scoprirne l'intensità.

Sede: in classe.
Destinatari: scuola primaria (classi quinte), scuola secondaria di primo grado (scuole medie).
Durata: 2 - 3 ore.


4) L'osservazione del tempo

Il cortile della scuola e il laboratorio di scienze possono diventare un “osservatorio meteorologico” dove misurare e raccogliere correttamente i principali dati legati al tempo atmosferico. Dopo un primo incontro, i ragazzi coinvolti in questo modulo didattico impareranno ad elaborare i dati raccolti creando grafici e tabelle, utili strumenti attraverso cui scoprire alcune leggi della meteorologia e della climatologia.

Sede: in classe, presso una scuola dotata di uno spazio esterno dove poter installare una piccola stazione meteorologica o, in alternativa, un semplice termometro minima-massima.
Destinatari: scuola primaria (classi quinte), scuola secondaria di primo grado (scuole medie).
Durata: due moduli di 2 ore ciascuno, a distanza di almeno una settimana.

 

Di seguito riportiamo il link al libretto delle proposte didattiche del Museo Civico di Rovereto in formato pdf. Per visionare la pagina dedicata alla meteorologia basta andare a pagina 54 del file (52 in base alla numerazione del libretto cartaceo):

http://www.museocivico.rovereto.tn.it/UploadDocs/4958_Scuola_al_Museo_16MB.pdf

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