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In primavera e in autunno gli eventi di polveri sahariane contribuiscono in modo importante ad aumentare le concentrazioni di aerosol. Grazie alle misurazioni continue sullo Jungfraujoch e presso la stazione aerologica di Payerne, questi eventi possono essere rilevati con precisione.
Eventi di polveri sahariane
La polvere minerale è una componente importante dell’aerosol atmosferico e il Sahara è la sua principale fonte. Con forti venti e una grande turbolenza accade regolarmente che nelle regioni desertiche dell’Africa del Nord le particelle di sabbia sono sollevate nell’atmosfera ad alcuni chilometri di quota. Le particelle più grandi ricadono rapidamente al suolo, mentre in presenza di una forte corrente meridionale in quota le più piccole possono essere trasportate fino alla Alpi svizzere.
Ultimi eventi di polveri sahariane
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Conferma degli eventi di polvere sahariana sullo Jungfraujoch
In passato il contributo della polvere minerale alle concentrazioni di aerosol in Europa era stimato in base alle precipitazioni colorate o ai quantitativi di polvere raccolti nella neve e nel ghiaccio. Da alcuni anni nella stazione di ricerca alpina dello Jungfraujoch si effettuano misurazioni continue delle proprietà ottiche degli aerosol a diverse lunghezze d’onda. Questi rilevamenti hanno permesso di sviluppare un nuovo metodo operazionale in grado di riconoscere il manifestarsi di eventi di polvere del Sahara con una risoluzione temporale oraria. Oggi è quindi possibile esaminare la frequenza di eventi di polvere sahariana nelle Alpi.
Sulle tracce delle polveri sahariane con i raggi laser
Gli eventi di polveri sahariane possono essere rilevati mediante strumenti LIDAR come quelli utilizzati presso la stazione aerologica di MeteoSvizzera a Payerne. Essi proiettano un raggio laser nell’atmosfera, dove la luce reagisce con le particelle. Una parte della radiazione è riflessa verso la superficie terrestre e può essere catturata e analizzata. Questo sistema consente di rilevare i profili degli aerosol e individuare eventuali eventi di polveri sahariane.
Questa misurazione consente di rappresentare la stratificazione dell’atmosfera del 30 marzo 2014. Già a mezzanotte si rilevò uno strato con un’elevata concentrazione di aerosol a una quota tra 4000 e 6000 metri sopra Payerne (in rosso nell’immagine in alto). Nel corso della giornata lo strato di aerosol scese a una quota tra 3000 e 5000 metri e nel contempo la sua concentrazione diminuì (il colore cambia da rosso a giallo). Alle ore 2.00 si rilevò un secondo strato di aerosol, proveniente dalla Pianura padana, a una quota tra 2000 e 3000 metri, che scese lentamente a partire dalla tarda mattinata. I rilevamenti effettuati durante lo stesso intervallo di tempo sullo Jungfraujoch confermarono le elevate concentrazioni di aerosol e identificarono le particelle come polveri sahariane.
Climatologia degli eventi di polveri sahariane
Gli eventi di polvere del Sahara sono rilevati dal 2001. In generale essi contribuiscono in forte misura alle concentrazioni di aerosol sopra le Alpi in primavera (da marzo a giugno) e in ottobre e novembre. In estate gli eventi si riducono e in inverno sono molto brevi. La maggior parte di questi eventi (48%) dura solo poche ore, ma il 24% si protrae per più di un giorno. L’analisi delle traiettorie mostra che solitamente alla polvere minerale occorrono da due giorni a una settimana per raggiungere la Svizzera. Ogni anno si registrano da 10 a 34 eventi, corrispondenti a 200-650 ore di presenza della polvere del Sahara sullo Jungfraujoch. Durante un simile evento la concentrazione oraria di queste polveri è in media di 0,8 µg/m³. Nella media annuale questo quantitativo corrisponde al 24% della concentrazione totale in massa di aerosol.
I diversi tipi di particelle di aerosol possono essere distinti in base alle loro proprietà ottiche. Una di queste proprietà è l’albedo di diffusione singola (single scattering albedo). Essa descrive il grado di attenuazione della luce provocato dalla diffusione. È una grandezza importante per stimare la forzante radiativa diretta degli aerosol. Il nuovo metodo di rilevamento si basa sull’inversione della dipendenza dalla lunghezza d’onda dell’albedo di diffusione singola in presenza di polvere minerale. Questo effetto risulta evidente nell’esempio dell’evento di polvere sahariana di metà giugno 2002: durante l’evento si rileva la massima albedo nella lunghezza d’onda maggiore (950 nm), mentre solitamente essa è maggiore nelle lunghezze d’onda più corte.