Un recente studio mostra come sia possibile misurare da remoto l’evoluzione di una precipitazione grazie ai sistemi di telerilevamento, ed in particolare utilizzando la tecnologia lidar, che è un tipo di radar che da terra invia un fascio laser in atmosfera e registra il segnale retro diffuso dai vari costituenti atmosferici (in questo caso dalle gocce di pioggia).
Già da qualche anno è percettibile il cambiamento climatico in atto, dove sono sempre più frequenti lunghi periodi di caldo torrido con temperature record e scarsissime precipitazioni. Conoscere dove piove, quanto piove o il tipo di precipitazione permette agli scienziati di meglio comprendere l’impatto delle precipitazioni sul ciclo dell’acqua, che descrive come quest’ultima evapori dalla superficie terrestre, salga nell’atmosfera, condensi in pioggia o neve nelle nubi e ricada al suolo sotto forma precipitazione. L’acqua, caduta sulla superficie terrestre, va ad incrementare il livello dei laghi, fiumi e mari da dove evaporerà nuovamente.
In questo ciclo, un processo ancora non totalmente compreso è rappresentato dall’evaporazione delle gocce di pioggia durante le precipitazioni. Ci rendiamo tutti conto quando piove perché le gocce d’acqua precipitano dalla base delle nuvole fino sul nostro corpo, ma molti di noi ignorano il fatto che, proprio queste gocce, nell’attraversare l’atmosfera, perdono gran parte della loro quantità di acqua a causa dell’evaporazione. Questo processo è di fondamentale importanza in quanto durante una precipitazione l’atmosfera si umidifica (fatto totalmente comprensibile), ma anche si raffredda, perché, per far evaporare l’acqua è necessario del calore (come quando viene fatta bollire dell’acqua in una pentola). Una conoscenza quantitativa di quanto l’evaporazione della pioggia contribuisca dunque all’umidità e calore latente atmosferico permetterebbe ai modelli climatici e di previsione di migliorare le prestazioni in modo tale da attuare piani per mantenere le risorse idriche più sostenibili. Sino ad oggi le misure dell’evaporazione della pioggia sono state molto scarse, affidate a iniziative sporadiche di singoli gruppi di ricerca che per esempio hanno misurato come una precipitazione evolve misurando la distribuzione dei diametri delle gocce a diverse altezze di un pendio montano.
In questa recente pubblicazione invece viene mostrato come sia possibile misurare da remoto l’evoluzione di una precipitazione grazie ai sistemi di telerilevamento, ed in particolare utilizzando la tecnologia lidar, che è un tipo di radar che da terra invia fascio laser in atmosfera e registra il segnale retrodiffuso dai vari costituenti atmosferici (in questo caso dalle gocce di pioggia). I lidar hanno un’elevata risoluzione spazio-temporale e possono ricostruire il profilo atmosferico della pioggia ogni 15metri. Naturalmente, ad ogni quota, la precipitazione è formata da un insieme di gocce che hanno differenti dimensioni. Il lidar invece è sensibile ad un parametro medio di questo insieme di gocce, chiamato diametro volumetrico mediano. Questo parametro rappresenta il diametro medio per cui il volume di acqua che sta cadendo ad una certa quota è formato per metà da un certo numero di gocce con diametro inferiore al diametro volumetrico mediano e per metà da gocce con diametro superiore.
La misura del profilo atmosferico del diametro mediano volumetrico permette quindi di stabilire come la precipitazione si modifica in atmosfera. Una diminuzione del suddetto parametro evidenzia che parte dell’acqua liquida della precipitazione è evaporato, mentre un accrescimento denota una condensazione. Dalla quantità di acqua evaporata è possibile risalire a quanto calore sotto forma di energia latente è stato sottratto all’atmosfera. Non tutti i tipi di lidar sono adatti a misurare questo parametro, ma servono strumenti che abbiano canali con differenti lunghezze d’onda (come quelli presenti al CNR-IMAA di Tito Scalo). Il grafico prodotto è stato realizzato con misure lidar nel visibile e nell’ultravioletto. La pubblicazione, uscita lo scorso febbraio, è stata selezionata dalla NOAA (Agenzia Meteorologica americana) come pubblicazione di interesse e diffusa al suo interno.
Figura 1. Profilo diametro mediano volumetrico di una precipitazione durante un percorso di 1400 m in atmosfera. Si nota chiaramente la riduzione del diametro durante la precipitazione, che passa da un valore di circa 300 micrometri a 2.8 Km a 140 a 1.4 Km.
Per informazioni
Simone Lolli, CNR-IMAA, Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.
Approfondimenti
S. Lolli, P. Di Girolamo, B. Demoz, X. Li, E. J. Welton, (2017), Journal of Atmospheric and Ocean Technology, 34, 829-839.
