Raffiche di neve 2 2017/18 | Umidità e temperatura: un matrimonio emancipato

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Non è necessario parlare molto della temperatura dell'aria e della sua influenza diretta sulla temperatura della neve e quindi sulle sue proprietà. In realtà. Sappiamo tutti che la formazione e la trasformazione della neve dipendono fortemente dalla temperatura dell'aria. Sia per quanto riguarda le goccioline superraffreddate, sia per quanto riguarda i nuclei di cristallizzazione nella nube o il gradiente di temperatura al suolo e così via.

Tuttavia, dietro lo sposo presumibilmente dominante chiamato "temperatura" c'è molto che dovremmo sapere oltre a questo: La neve può essere 0°C "calda" quando cade dal cielo, ma può anche essere -30°C "fredda". In entrambi i casi, è relativamente "calda". Perché? A 0°C la neve si scioglie e si trasforma in fase liquida. Per questo motivo non è mai lontana dal suo punto di fusione. E la neve molto più fredda non cade praticamente mai sulla terra nella nostra zona, o non si raffredda quasi più una volta che è già al suolo. I materiali che si trovano appena al di sotto del loro punto di fusione sono molto versatili.

Che cosa significa? Confrontiamo la neve con un pezzo d'acciaio: con un punto di fusione di circa 1.400°C, l'acciaio inizia a brillare a circa 600°C. A 1.300°C, brilla e brilla e, a un osservatore non interessato dalle trattative salariali dei metalmeccanici austriaci, sembra sul punto di esplodere. La ricottura modifica le proprietà dell'acciaio. La ricottura viene quindi utilizzata specificamente per lavorarlo. Si parla di "ricottura di ricristallizzazione". Questo termine ci mostra l'analogia con la neve: a temperature appena inferiori al punto di fusione avvengono molti più cambiamenti che a temperature molto inferiori. La neve a -20°C o, come spesso accade nel nostro manto nevoso invernale, a soli -6°C, è in questo senso molto calda. Per questo motivo, tutto ciò che si trova in un manto nevoso si trasforma o ricristallizza continuamente.

La trasformazione dipende dal gradiente di temperatura, cioè dalla differenza di temperatura tra i diversi cristalli di neve. Se la differenza di temperatura è grande, il vapore acqueo migra dalla parte calda a quella fredda e vi congela in modo tale da formare cristalli, che in seguito conosceremo come strati deboli. Se la differenza di temperatura è piccola o i cristalli sono alla stessa temperatura, diventano sempre più piccoli e tondeggianti - la neve diventa più solida e si deposita più velocemente. Se la temperatura è così alta che addirittura si scioglie e poi si congela di nuovo, troviamo altre forme di cristalli. Il nostro sposo, la temperatura dell'aria, influenza costantemente questo processo: durante la formazione della neve nella nuvola e successivamente nel manto nevoso esistente e sulla sua superficie, che è in costante scambio termico con la temperatura dell'aria.

Neve marcia a causa dell'elevata umidità e dell'alta temperatura dell'aria. — Si è sentita la neve a causa dell'elevata umidità e dell'alta temperatura dell'aria
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Lukas Ruetz

La collaborazione

Tuttavia, la temperatura dell'aria da sola non è determinante per la neve. Si è già sposata con l'umidità dell'aria. L'umidità influenza la neve allo stesso modo, ma solo indirettamente: attraverso la sua influenza sulla temperatura della neve per mezzo dell'irraggiamento e della radiazione, dell'evaporazione e della sublimazione.

Per quanto riguarda l'irraggiamento, il tutto si spiega rapidamente: maggiore è l'umidità, più l'irraggiamento di calore dalla superficie della neve viene ostacolato. Le particelle d'acqua presenti nell'aria riflettono la radiazione termica verso il suolo e la superficie della neve si riscalda o si raffredda meno. Uno schermo di nuvole impedisce più o meno completamente l'irraggiamento, un'umidità elevata lo ostacola notevolmente.

Lo stesso principio si applica alla sublimazione e all'evaporazione: più alta è l'umidità, meno la superficie della neve può raffreddarsi. L'evaporazione dell'acqua liquida su una superficie nevosa umida e la sublimazione della neve sulla superficie nevosa raffreddano il manto nevoso - la transizione di fase da liquido a gassoso o da solido a gassoso richiede energia, cioè calore.

Per lavorare meglio con questo e per stimare meglio l'influenza dell'umidità, ci sono tre misure: l'umidità relativa in percentuale, il punto di rugiada in gradi Celsius e la temperatura di bulbo umido in gradi Celsius. Poiché l'aria fredda è in grado di assorbire meno umidità in termini assoluti (in termini assoluti significa in grammi per metro cubo) rispetto all'aria più calda, esiste una soglia di temperatura a cui un pacchetto d'aria deve essere raffreddato per raggiungere il punto in cui l'umidità inizia a condensare, ovvero l'umidità relativa raggiunge il 100%, mentre l'umidità assoluta rimane la stessa (da dove dovrebbe provenire più umidità?). A questo punto, il pacchetto d'aria non può più trasportare l'umidità che era in grado di trasportare nell'area più calda, quindi l'umidità deve condensare. Questa temperatura è il punto di rugiada. Quando il punto di rugiada aumenta, mentre la temperatura dell'aria rimane invariata, l'umidità relativa aumenta. La temperatura di bulbo umido descrive qualcosa di simile al punto di rugiada, ma di solito non viene mostrata sui grafici delle stazioni meteorologiche ed è quindi meno rilevante per noi. In linea di massima, di solito si trova esattamente tra la temperatura dell'aria e il punto di rugiada. Il punto di rugiada e la temperatura di bulbo umido non possono essere superiori alla temperatura dell'aria, poiché l'umidità non può essere superiore al 100%.

Se la temperatura di bulbo umido e il punto di rugiada sono inferiori a 0°C, la neve sublima soltanto. Anche se la temperatura dell'aria è superiore a 0°C! A causa della bassa umidità, la pressione di vapore dell'aria è così bassa che le molecole dei cristalli di neve in superficie vengono "espulse" direttamente dallo stato solido a quello gassoso nell'aria. Se la temperatura di bulbo umido sale sopra gli 0°C ma il punto di rugiada rimane al di sotto, la neve si scioglie parzialmente. Ciò significa che una parte di essa passa dalla fase solida a quella liquida e la superficie diventa umida. La pressione di vapore dell'aria aumenta con l'aumentare dell'umidità e le molecole dei cristalli di neve non hanno più la possibilità di trasformarsi tutte direttamente in vapore a causa della pressione più elevata, ma devono rimanere sulla superficie della neve e quindi diventare acqua liquida. Alcune di esse passano comunque direttamente alla fase gassosa. Se l'umidità relativa aumenta ulteriormente e anche il punto di rugiada sale al di sopra di 0°C, la neve si scioglie: in altre parole, non sublima più e passa solo dallo stato solido a quello liquido. Il manto nevoso si scioglie, si scongela. Solo una piccola parte dell'acqua che si è formata evapora. Ciò significa che tutto il calore precedentemente estratto per pura sublimazione o per sublimazione ed evaporazione viene perso. In caso di disgelo, il manto nevoso si riscalda molto più velocemente, si inumidisce molto più velocemente ed evapora molto più velocemente. Il tutto a causa della temperatura e dell'umidità dell'aria.

Punto di rugiada e umidità relativa. — Punto di rugiada e umidità relativa
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Lukas Ruetz

In pratica: in aria secca, la neve fresca rimane soffice più a lungo rispetto all'aria umida. In aria secca, il manto nevoso si forma più rapidamente e si ammorbidisce più lentamente (o non si ammorbidisce affatto!). In aria secca, il manto nevoso si impregna più lentamente. Ciò è dovuto agli effetti sulla temperatura della neve causati dal raffreddamento della superficie. In aria estremamente secca, un manto nevoso portante si forma a temperature dell'aria di circa +6°, +7° o addirittura +8°C. In aria molto umida, solo fino a +1°C. In aria molto umida, solo fino a +1° o +2°C, e con uno schermo di nubi non si forma alcun manto rigido fino a 0°C. In altre parole: con un'umidità elevata, è sufficiente una temperatura dell'aria più bassa per far salire la temperatura della neve. Con un'umidità più bassa, la temperatura dell'aria può aumentare per riscaldare la neve.

Entrambi i partner vanno di pari passo durante la vita della neve. Sebbene la temperatura dell'aria abbia un'influenza dominante all'esterno, sullo sfondo i fili sono tirati allo stesso modo dall'umidità dell'aria. Soprattutto nelle situazioni limite (= nell'area del punto di fusione e appena sopra), l'umidità dell'aria decide dove la neve andrà nel suo viaggio. Dietro un uomo forte c'è una donna forte oppure: papà porta i pantaloni, mamma li sceglie.

Riepilogo: Matrimonio & contratto di matrimonio

L'influenza dell'umidità può quindi essere considerata come avente la stessa rilevanza pratica della temperatura dell'aria. Entrambe hanno un effetto sulla temperatura della neve e quindi sulla sua forma e sulle sue proprietà. L'influenza della temperatura dell'aria viene percepita in modo più marcato solo perché ha un effetto diretto sulla neve attraverso lo scambio di calore. L'umidità dell'aria, invece, ha un effetto indiretto sulla temperatura della neve attraverso l'irraggiamento e l'evaporazione/sublimazione. La temperatura dell'aria e l'umidità mantengono un rapporto paritario nel quadro generale, che dobbiamo riconoscere come tale!

Nota: l'influenza dell'umidità sulla neve dovrebbe essere considerata alla stessa stregua di quella della temperatura dell'aria.