Didattica fenomeni & parametri atmosferici

Geopotenziali e subsidenza: concetto e implicazioni meteorologiche

Cosa è il geopotenziale e quali sono le dinamiche di questo parametro atmosferico? Veniamo al concetto di geopotenziale partendo dalla definizione che ne da la scienza:

" Il geopotenziale è il lavoro (sforzo) che occorre per poter vincere la forza di gravità e spostare verso l'alto, ad una determinata altezza, una massa d'aria unitaria. Risulta essere nullo, per convenzione, al livello del mare." 

Maggiore sarà il lavoro (lo sforzo) che dovrà fare l'aria per sollevarsi, maggiore sarà il valore dei geopotenziali (geopotenziali alti). Minore sarà il lavoro (lo sforzo) che dovrà fare l'aria per sollevarsi, minore sarà il valore dei geopotenziali (geopotenziali bassi).

Come logica conseguenza, in condizione di elevato sforzo dell'aria a sollevarsi (geopotenziali alti) avremo compressione verso il basso dell'aria stessa e inibizione della dinamicità (vorticità) atmosferica, nonchè inibizione della formazione di nubi per il mancato sollevamento di aria umida dai bassi strati in quota.

Al contrario in condizione di basso sforzo dell'aria a sollevarsi (geopotenziali bassi), avremo decompressione dell'aria e facilità della stessa a spostarsi verso l'alto, innescando dinamicità atmosferica (vorticità) e formazione di nubi per sollevamento di aria umida dai bassi strati in quota.

Molto più semplicemente, anche se in maniera non scientificamente esatta, si può invece definire così: " Il geopotenziale è il livello di “compressione” dell’aria ".

Un secondo fattore fisico va citato in quanto strettamente collegato al termine “geopotenziale”, ed è la “subsidenza”.

Termine che esprime semplicemente il concetto di “sprofondamento”. Una sorta di lento inesorabile franare delle masse d'aria superiori su quelle inferiori.

Molto linearmente si può riassumere quanto detto sinora in questo modo:

Lo sprofondamento (subsidenza) verso il basso dell’aria pesante (pesantezza determinata da una prolungata situazione di alta pressione) posta ai livelli alti della colonna d’aria che ci sovrasta, ne detemina un aumento della compressione (geopotenziale), inducendo come effetto finale, immobilità e alto tasso di umidità dell’aria al suolo.

Vediamo, in maniera pratica, come i geopotenziali possono condizionare la vita quotidiana di tutti noi nelle varie stagioni dell'anno, cominciando dal maggior disagio fisico che essi ci provocano nello specifico durante il corso della stagione estiva, in coincidenza delle ondate di calore o bolle calde africane, disagio che tutti noi conosciamo col nome di afa.

Perchè geopotenziali alti e subsidenza diventino un problema in condizioni di caldo marcato è abbastanza semplice da immaginare.

In definitiva, quando a una situazione di caldo marcato si aggiunge una “forte compressione” dell’aria (geopotenziali alti), quest’ultima non ha modo di rimescolarsi o di muoversi.

Ne consegue che l’umidità presente nei bassi strati, al livello del suolo, rimane intrappolata, letteralmente schiacciata, non permettendo alla pelle di traspirare liberamente, in quanto l’aria che circonda il corpo umano è già satura di umidità. La respirazione diventa altresì difficoltosa perchè oltre all’aria, inspiriamo una dose eccessiva di acqua sotto forma di micro goccioline di umidità.

La combinazione forte caldo+geopotenziali alti (alta compressione dell’aria), è quanto di più deleterio possa capitare di dover sopportare a livello corporeo.

Allo stesso tempo la miscela aria-acqua che compone l’umidità al suolo, non ha modo di sollevarsi liberamente verso l’alto per poter dare origine a corpi nuvolosi. Ciò a causa per l'appunto della presenza di geopotenziali alti (forte compressione).  

I geopotenziali, comportano anche speciali calcoli da effettuare per individuare sulle mappe specialistiche la quota esatta dei vari livelli barici. Vediamo di seguito un esempio relativo all'individuazione della quota in cui viene a trovarsi la pressione di 500 hPa, in base ai geopotenziali presenti.

Ecco una mappa meteorologica esemplificativa. Di seguito alla stessa, la spiegazione di quanto appena esposto.

La quota dei 500 hPa, in questo specifico tipo di mappa (ne esistono diverse forme grafiche), è deducibile dalle diverse colorazioni sulla mappa stessa, che confronteremo come riferimento con i valori della didascalia a lato, i quali vanno da 476 a 600.

Potete vedere come i suddetti valori corrispondano ad una precisa altezza e a un preciso colore. Da quest'ultimo ricaveremo il valore di geopotenziale (compressione o decompressione dell'aria), che attribuiremo alle zone interessate dalle varie colorazioni.

Per l'esatta interpretazione della quota dei 500 hPa e del relativo valore di geopotenziale, sarà necessario moltiplicare per dieci il numero che troviamo nella didascalia a destra. Ciò perchè i valori didascalici sono espressi in DAM (decametri). In questo modo otterremo l'esatta altezza dal suolo in cui troviamo il valore pressorio di 500 hPa.

Sarà sufficiente poi, osservare i colori nelle varie aree della mappa e avremo per ognuna di esse il valore di geopotenziale a 500 hpa. Ad esempio, se nella didascalia a destra abbiamo il valore "568", corrispondente al colore arancione, nelle zone contraddistinte da quel colore, la pressione di 500 hPa sarà presente ad un'altezza di 5860 metri (586x10).

Si dirà allora che in quella zona il geopotenziale è di 586 DAM e considerando, come detto in precedenza, che normalmente il valore di 500 hPa si trova a 5520 metri, avremo un geopotenziale alto e quindi situazione di compressione e staticità dell'aria, con relativo regime di alta pressione.

In definitiva, più la quota nella quale viene a trovarsi il valore di 500 hPa è elevata, più il geopotenziale sarà alto, con conseguente staticità e compressione dell'aria, in regime di alta pressione ( esempio: 568 DAM, 5680 metri di quota ).

Al contrario, meno la quota nella quale viene a trovarsi il valore di 500 hPa è elevata, più il geopotenziale sarà basso, con conseguente dinamicità e decompressione dell'aria, accompagnate da formazione di fronti nuvolosi in regime di bassa pressione ( esempio: 540 DAM, 5400 metri di quota ).

Per terminare, un'illustrazione riassuntiva semplificata relativa ai geopotenziali.

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