2.2.1.1 Effetti dell’irraggiamento
La temperatura dell’aria dipende da varie circostanze, fra le quali in primo luogo la stagione e l’ora del giorno in cui si effettuano le misure. La radiazione emessa dal sole, dalle nuvole, dal suolo e da altri oggetti prossimi al termometro attraversa l’atmosfera senza farne variare, in mi-sura apprezzabile, la temperatura, sebbene un termometro esposto all’aria aperta possa assor-bire una notevole quantità di queste radiazioni. La temperatura misurata da un termometro in tali condizioni può differire dalla vera temperatura dell’aria, per effetto della intensità dell’ir-raggiamento e del rapporto tra la quantità di radiazione assorbita e la quantità di calore dissi-pata. In certi casi, e soprattutto ove si tratti di un termometro a resistenza costituito da un filo sottile, lo scarto è piccolo e trascurabile, ma, per i termometri correntemente utilizzati in me-teorologia, lo scarto può raggiungere, in condizioni particolarmente sfavorevoli, anche i 25°C. Un mezzo per eliminare questi inconvenienti è quello di proteggere il termometro dall’irrag-giamento, ponendolo in una capannina meteorologica, che serva anche come supporto e come protezione dalle precipitazioni e dagli urti, assicurando nel contempo una temperatura presso-ché uguale a quella dell’aria, anche mediante la ventilazione forzata dello strumento.
2.2.1.2 Capannine meteorologiche
La maggior parte delle capannine, pur con numerose varianti, ha pareti costituite da persiane che consentono la ventilazione naturale. Una capannina dovrebbe, nei limiti in cui ciò sia pos-sibile, essere realizzata in modo da delimitare un ambiente in cui la temperatura sia uniforme
ed identica a quella dell’aria esterna, e dovrebbe circondare interamente il termometro impe-dendo l’irraggiamento e la penetrazione di precipitazioni. Le sue pareti dovrebbero essere pre-feribilmente costituite da una doppia persiana ed il pavimento dovrebbe essere costruito con li-stelli sfalsati e non congiunti. Il tetto dovrebbe essere realizzato mediante due strati separati, così da consentire una buona circolazione d’aria tra i due strati. Nelle regioni a clima partico-larmente rigido, anche il pavimento dovrebbe essere doppio a causa dell’elevato coefficiente di riflessione della neve (fino all’88%) , esso, inoltre, dovrebbe essere facilmente asportabile, o basculante, per facilitare la sua pulizia dalla neve comunque infiltratasi in caso di tempesta. Le dimensioni e le caratteristiche della capannina me-teorologica devono essere tali da limitarne al massi-mo la capacità termica e da lasciare all’interno spa-zio sufficiente tra gli strumenti e le pareti ed, in mo-do particolare, tra gli elementi sensibili degli stru-menti e le pareti stesse. Ciò è particolarmente impor-tante nelle regioni più calde ove il sole, riscaldando notevolmente le pareti della capannina, può causare la formazione di un apprezzabile gradiente termico all’interno della capannina stessa. Bisogna anche evi-tare il contatto diretto tra l’elemento sensibile e il sup-porto del termometro. La capannina dovrà essere di-pinta, all’interno ed all’esterno, con vernice bianca non igroscopica.
Nelle capannine con pareti doppie lo strato d’aria com-preso tra le due pareti limita la quantità di calore che si propaga dalla parete esterna verso l’interna in caso di intensa insolazione. Se la capannina è esposta al vento, l’aria circola con continuità tra le due pareti, co-sì che la propagazione del calore dalle pareti esterne verso quelle interne diminuisce ulteriormente. La libera circolazione dell’aria nell’interno della ca-pannina facilita l’equiparazione della temperatura delle pareti interne a quella dell’aria circo-stante, riducendo l’influenza delle pareti sulla lettura del termometro; viene anche facilitato lo scambio termico tra esterno ed interno della capannina affinché il termometro sia messo in con-dizioni di adattarsi con maggiore rapidità ai cambiamenti di temperatura. L’aria che penetra al-l’interno della capannina, tuttavia, lambisce prima le pareti esterne e la sua temperatura può es-serne modificata.
Di conseguenza, la temperatura misurata all’interno di una capannina meteorologica tende ad essere superiore a quella vera dell’aria circostante, quando vi sia intensa insolazione e, di con-tro, lievemente inferiore a quella vera nelle notti con cielo terso e prive di vento. Gli scarti pos-sono raggiungere, al massimo, i +2,5°C ed i -0,5°C. Ulteriore causa d’errore nella misura può verificarsi per effetto del raffreddamento per evaporazione di una capannina bagnata dalla piog-gia. Tutte le circostanze sopra descritte possono determinare errori di misura anche in altri stru-menti alloggiati nelle capannine meteorologiche, quali, p.e., l’igrometro.
Per le ordinarie necessità della meteorologia, la temperatura misurata dovrà essere rappresen-tativa della temperatura dell’aria circostante alla stazione di osservazione, ad un’altezza com-presa tra 1,25 e 2,00 m dal suolo. È necessario che tali limiti di altezza siano esattamente ri-spettati perché nello strato d’aria, anche molto sottile, a contatto con il suolo, possono
rarsi forti gradienti termici. Per i motivi sopra menzionati, l’ubicazione di una capannina me-teorologica che contenga un termometro deve rispettare le seguenti condizioni:
• il terreno circostante deve essere pianeggiante;
• la capannina deve essere esposta a normali condizioni di insolazione e di ventosità; • non deve essere troppo vicina ad alberi, ad edifici o ad altri ostacoli.
Sono da evitarsi i terreni in forte pendenza o le conche, poiché vengono a trovarsi in condizioni termiche diverse da quelle del terreno circostante. Nelle città, le differenze locali sono probabil-mente più accentuate che in campagna. Le misure di temperatura effettuate sui tetti o su terrazze hanno un valore discutibile, a causa delle variazioni indotte dal gradiente termico oltre che dalla presenza stessa dell’edificio, che pure influenza la distribuzione delle temperature. Tali misure pos-sono essere utilizzate tenendo conto della loro valenza scientifica. Nelle zone ove si verificano co-perture nevose notevoli e persistenti, è opportuno che i supporti della capannina siano modificabi-li in altezza, per poterla mantenere sempre a distanza corretta rispetto al suolo coperto di neve. In generale, una capannina meteorologica ha una sola porta, ed è sufficiente orientarla verso nord, perché i raggi solari non colpiscano direttamente gli strumenti durante le letture. Sebbene la mag-gior parte delle capannine sia in legno, i nuovi modelli, in plastica, sembrano offrire una migliore protezione contro l’irraggiamento, perché la più razionale disposizione delle persiane consente di migliorare la circolazione dell’aria. Per l’adozione dei nuovi tipi in plastica sarà conveniente, co-munque, effettuare una sufficiente sperimentazione. In tutti i modi, le capannine devono essere rea-lizzate con materiali resistenti, assemblati con particolare cura, in modo che gli errori di misura dei termometri a massima e minima, che possono essere determinati da vibrazioni causate dal vento, siano ridotti al minimo. Dove tali vibrazioni, per la possibilità di raffiche di vento particolarmente intense, non possono essere eliminate, si raccomanda, per le capannine, l’uso di supporti elastici. Il terreno su cui la capannina è montata deve essere coperto d’erba, se ciò non è possibile, do-vrà comunque essere rispettata la naturale condizione del terreno della regione circostante. È, inoltre, necessario provvedere con frequenza alla manutenzione della capannina; in particola-re, dovrà aversi cura di ridipingerla regolarmente. In molte zone è sufficiente rinnovare la ver-niciatura ogni due anni, ma dove l’atmosfera è particolarmente aggressiva può essere necessa-rio rinnovare la tinta tutti gli anni.
2.2.1.3 Ventilazione artificiale dei termometri
Quando si richiede una maggiore esattezza nelle misurazioni, la soluzione alternativa alla ven-tilazione naturale delle capannine consiste nel proteggere il bulbo del termometro contro l’ir-raggiamento, sistemandolo nell’asse di due schermi cilindrici concentrici ed inducendo una cir-colazione d’aria tra i due cilindri con velocità di circa 2,5-10 m/s. Questa disposizione è nor-malmente utilizzata negli psicrometri ad aspirazione. I cilindri sono abitualmente in metallo lu-cidato, per ridurre l’assorbimento di radiazione solare. La corrente d’aria deve lambire costan-temente le due superfici (interna ed esterna) del cilindro interno in modo che la sua temperatu-ra e, quindi, quella del termometro in esso contenuto sia quanto più possibile prossima a quel-la dell’aria. Di solito gli schermi cilindrici sono montati verticalmente. La radiazione che en-tra en-tra di essi dal basso (riflessa dal terreno) è en-trascurabile, e può comunque essere ridotta fa-cendo in modo che la base dei cilindri metallici sia ad altezza molto inferiore a quella del bul-bo del termometro. Se la ventilazione è prodotta mediante un ventilatore elettrico, bisogna por-re particolapor-re attenzione a che l’aria circolante non sia riscaldata dal motopor-re elettrico stesso. Se correttamente impiegata, la ventilazione artificiale è effettivamente in grado di ridurre l’er-rore di misura determinato dall’assenza di ventilazione naturale.
2.2.2 Misura della temperatura minima sul prato e della temperatura del suolo
La temperatura minima sul prato è la temperatura più bassa indicata, durante le ore notturne, da un termometro esposto all’aria libera immediatamente al di sopra di un prato d’erba corta. Essa è misurata per mezzo di un termometro a minima che verrà più avanti descritto, che deve essere montato su un supporto conformato in modo che l’asta del termometro sia inclinata di un ango-lo di circa due gradi sull’orizzontale, col bulbo del termometro verso il basso, distante circa 2-5 cm dal suolo ed a contatto con l’erba. Quando il terreno viene coperto dalla neve, il termometro deve essere immediatamente sollevato al di sopra della neve, senza che questa venga toccata. Poiché la misura è normalmente finalizzata a determinare la temperatura minima sul prato du-rante la notte, e la lettura viene eseguita il mattino seguente, dudu-rante il giorno il termometro vie-ne riposto in una capannina meteorologica o all’interno di un edificio, oppure può essere lascia-to in silascia-to, se non vi sia un osservalascia-tore disponibile al tramonlascia-to. Se l’insolazione è mollascia-to forte, pe-rò, il liquido organico contenuto nel termometro può evaporare ed accumularsi alla sommità del capillare. Il fenomeno può essere evitato coprendo l’ampolla del termometro con un cappuccio di cotone protetto da una guaina metallica nera in modo che essa, assorbendo più del termome-tro il calore solare, si mantenga sempre ad una temperatura superiore a quella del termometermome-tro stesso. Il vapore che dovesse formarsi si condenserà in ogni caso al livello dell’ampolla. Le profondità normalizzate per la misura della temperatura del suolo sono 5, 10, 20, 50 e 100 cm, anche se altre misure possono essere eseguite a diversa profondità. I termometri devono essere esposti su un tratto di terreno della superficie di circa 75 mq, rappresentativa della zona circostante. Se tale porzione del terreno non è rappresentativa, l’area del terreno deve essere di almeno 100 mq. Quando il suolo è coperto di neve è preferibile misurare anche la temperatu-ra della coltre di neve.
Quando si descrive il sito di misura, conviene descrivere anche la natura del suolo, della co-pertura vegetale e l’angolo di inclinazione della pendenza superficiale. Si dovrà aggiungere, quan-do possibile, una descrizione delle caratteristiche fisiche del terreno, quali la densità apparen-te, la conducibilità termica, la capacità igrometrica, nonché le caratteristiche ed il livello della falda freatica, se quest’ultima si trova a meno di 5 metri dalla superficie del terreno.
Nelle stazioni di meteorologia agricola sono auspicabili rilievi ininterrotti di temperatura del suolo insieme con rilievi della temperatura dell’aria a diversi livelli compresi tra la superficie del suolo e 10 metri circa al di sopra del livello più alto della vegetazione dominante.