Didattica fenomeni & parametri atmosferici

La temperatura di rugiada (dew point) e l'umidità relativa

La temperatura di rugiada (o punto di rugiada) costituisce un parametro idrometrico importantissimo. Convenzionalmente viene riportata sui bollettini di osservazione al suolo, da parte delle stazioni meteorologiche, per esprimere il contenuto di vapore nell’aria.

La temperatura di rugiada è la temperatura fino alla quale si raffredda, a pressione costante, una massa d’aria (T) giungendo allo stato di saturazione (ovvero il 100% di umidità relativa). Viene indicata con “Td”; Il suffisso “d” indica il “dew point” (punto di rugiada).

Quanto più elevato è il raffreddamento necessario (ovvero quanto più grande è la differenza T – Td, tanto più la massa d’aria (o più esattamente la miscela gas-liquido) sarà “secca”. Chiaramente qualsiasi eccedenza di vapore acqueo (sovrasaturazione o ipersaturazione) passerà allo stato liquido.

La predilezione dei meteorologi per la temperatura di rugiada è dovuta, oltre che alla sua immediatezza di calcolo e di significato, soprattutto al fatto che tutti i processi di condensazione al suolo (nebbia, rugiada e brina) avvengono mediante il raffreddamento, a pressione atmosferica piuttosto costante, provocato dall’irraggiamento notturno: la temperatura acquisita dall’aria nel momento dell’inizio della fase di condensazione costituisce proprio la temperatura di rugiada.

Se la condensazione avviene ad una temperatura superiore a zero gradi centigradi ed il raffreddamento rende saturi soltanto i primi 20-50 centimetri di aria dal suolo, si formerà la rugiada. Se il raffreddamento da irraggiamento provoca la saturazione in uno strato d’aria più consistente dell’ordine di un centinaio di metri, ad esempio (sempre con temperature positive), si forma nebbia (nebbia da irraggiamento). Se la condensazione al suolo avviene invece a temperature negative (Td < 0 °C) si ottiene il fenomeno della brina.

In caso di caldo afoso (elevati valori di umidità relativa) la temperatura di rugiada costituisce un valido indice di disagio fisiologico (e non psicologico perché varia da individuo a individuo) per l’organismo degli esseri umani (per gli animali il discorso cambia: sarà dunque opportuno valutare con attenzione se è il caso di portare un cane di una certa razza, ad esempio, in spiaggia in una giornata prevista come particolarmente afosa: intelligenti pauca). In particolare, tale aspetto, non è da sottovalutare per anziani e bambini. Per cui, bando all'oroscopo e prestate attenzione alle previsioni meteorologiche.

La Td tende a mantenere immutato il proprio valore, in assenza di processi di evaporazione o condensazione, perché è insensibile sia all’irraggiamento notturno che all’insolazione diurna. Per questo motivo la temperatura di rugiada viene impiegata al posto della normale temperatura atmosferica per riconoscere le discontinuità nello strato limite termico al suolo, aspetto tipico dei fronti.

Il dew point è dunque strettamente legato ai valori di umidità relativa. Essa può essere calcolata mediante uno strumento che si chiama psicrometro.

E’ costituito da due termometri affiancati, di cui uno è chiamato bulbo secco e misura la temperatura dell'aria, mentre l'altro, avvolto in una garza di cotone imbevuta d'acqua, è chiamato bulbo umido e misura la temperatura dell'acqua a contatto con l'aria (ovvero la temperatura di bulbo umido): l'evaporazione dell'acqua sottrae calore abbassandone la temperatura in misura inversamente proporzionale all'umidità dell'aria.

Se per esempio il termometro asciutto segna 25 °C e il termometro bagnato segna 16 °C:

• si procede alla differenza tra le due temperature registrate (25 - 16 = 9);
  
• si divide il risultato, che è la concentrazione valore CW, per la costante di saturazione CS che è 23,05 g/m³ per cui avremo: 9/23,05 = 0,39;
  
• si ottiene l'umidità relativa: (0,39 x 100 = 39) quindi 39%.

Tabella psicrometrica:

Come leggere la tabella psicrometrica:

nella prima colonna si deve cercare la temperatura segnata dal termometro con bulbo umido mentre nella prima riga si cerca la differenza di temperatura tra i due termometri. Il valore relativo è l’umidità relativa in percentuale.

Es. temperatura di bulbo umido 20 C, temperatura di bulbo asciutto 25 C.

La differenza di temperatura è 5 C, cerco 20 nella prima colonna e 5 nella prima riga e trovo un' umidità relativa del 61 %.

A questo punto, atteso che possiate munirvi dei necessari dati, cliccando su questo link potrete calcolare il dew point in relazione a dati inseribili a priori.

Esiste anche una tabella per passare da Td ad U (umidità relativa) e viceversa, qualora sia nota la temperatura T dell'aria. Per ogni valore di umidità viene fornita la differenza (approssimata) tra la temperatura T dell'aria e quella di rugiada T_d. Si noti che la differenza (T - T_d) è leggermente differente a seconda della temperatura T dell'aria (ciò spiega le quattro differenti colonne).

L'umidità relativa, approssimativamente, può essere calcolata anche con la formula:

U = 98 - 5 · (T - Td)

L'umidità relativa (UR oppure HR in inglese) è il rapporto fra la quantità di vapore acqueo contenuto in una massa d'aria e la quantità massima di vapore acqueo che la stessa massa d'aria riesce a contenere nelle stesse condizioni di temperatura e di pressione (saturazione). L'umidità relativa si misura in percentuale. Se l'umidità relativa è al 100%  nella massa d'aria c'è la massima quantità di umidità possibile in quelle condizioni. La quantità di vapore che può essere contenuta da una massa d'aria diminuisce al diminuire della temperatura e diventa nulla a -40° (questo valore coincide nelle scale Celsius e Fahrenheit). Lo strumento usato per misurare l'umidità relativa si chiama igrometro. L'umidità relativa assume importanza in correlazione alla cosiddetta temperatura percepita, cioè alla sensazione di caldo o di freddo che si prova. Soprattutto in estate si nota che l'umidità dell'aria può aumentare la sensazione di caldo. Ciò è dovuto al fatto che un contenuto maggiore di vapore acqueo nell'atmosfera rende meno agevole l'evaporazione di acqua contenuta nel sudore (un processo fondamentale per liberare il calore in eccesso nel corpo umano).

Roberto Viccione

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