Tra le parole ‘difficili’ che si incontrano leggendo un manuale di meteorologia vi è sicuramente l’aggettivo ‘adiabatico’, anche se il termine descrive un concetto abbastanza semplice.
Le trasformazioni adiabatiche, nel linguaggio della termodinamica, sono quelle durante le quali ‘il sistema’ non scambia calore con l’esterno, l’energia termica, non viene, cioè, né ceduta, né assorbita. Se seguiamo lo spostamento di una massa d’aria troveremo che molto spesso nei moti atmosferici questa condizione viene soddisfatta, almeno con un sufficiente grado di approssimazione.
L’aria secca, infatti, risulta essere quasi del tutto trasparente alla radiazione solare; gli strati d’aria lontani dal suolo si riscaldano pochissimo durante il giorno e si raffreddano in modo trascurabile durante la notte, anche perché l’aria è un pessimo conduttore del calore.
Una massa d’aria che subisce uno spostamento verticale, ad esempio perché costretta a salire o scendere lungo un rilievo, viene a trovarsi in regioni con diversa pressione atmosferica; come avviene per tutti i gas, il processo di espansione o di compressione è accompagnato da raffreddamento o da riscaldamento.
La trasformazione può essere considerata adiabatica per via della bassa capacità dell’aria di trasmettere il calore per conduzione agli strati vicini. Si calcola facilmente che durante la salita l’aria si raffredda di circa 1 grado per ogni 100 metri di dislivello e, per le ragioni esposte, questa variazione di temperatura rispetto all’altezza è detta ‘gradiente adiabatico dell’aria secca’.
Si tratta di una quantità importante perché nell’atmosfera il gradiente adiabatico rappresenta in pratica la massima variazione possibile di temperatura che si può osservare con una variazione di quota (ed è anche un valore facile da ricordare!).
Le trasformazioni che subisce l’aria umida sono in generale più complesse specialmente a causa dei processi di condensazione e di evaporazione del vapore acqueo. Durante la condensazione si libera calore, mentre con
l’evaporazione il calore viene assorbito.
La variazione di temperatura che si misura in presenza di condensazione del vapore è dunque inferiore che nell’aria secca. A seconda della quantità di umidità che condensa la variazione di temperatura con la quota è dell’ordine di circa 0.5-0.6 gradi per ogni cento metri, quindi anche della metà rispetto all’aria secca.