Perchè la temperatura diminuisce con la quota?

[Ghiaccio96]

Una domanda per la quale tutti pensano di conoscere la risposta, ma in realtà ci stavo pensando poco fa e mi risulta difficile dare una risposta.

Lascio a voi il quesito, voglio solo smentire una bufala: non è vero che la temperatura diminuisce con la quota perchè il sole scalda prima il terreno e poi questo scalda gli strati di aria sovrastante che ne stanno a contatto con trasmissione di tale calore gradualmente fino alle alte quote. Infatti gli strati di aria che sono a contatto con il terreno vengono si scaldati da questo standoci a contatto, ma tale calore, che è calore sensibile, rimane confinato a quello che si definisce PBL, nelle prime centinaia di metri. Il calore sensibile che il suolo cede all'atmosfera non supera mai i 1000/1500 metri da terra dalle nostre parti. La quota 850 hpa risente di tale fonte di calore solo in alcune zone della Terra e solo in estate.

Dunque il motivo è un altro. In realtà io ho pensato a due motivi, ma dovrei pensarci un po' su sul quale sia più importante.

[Burian]

Claudio ma non è che dobbiamo pensare a quale sia la risposta del tuo quesito, non dobbiamo mica collaborare per giungere ad una soluzione plausibile, non siamo un laboratorio virtuale di scienze. Queste cose si sanno perchè ci vengono insegnate nei corsi di meteo, di clima, di fisica e di scienze della terra...non dobbiamo pensarci e giungere ad una "nostra conclusione", questi sono concetti che ci vengono già insegnati e non è che noi possiamo metterli in discussione così su due piedi!

[Ghiaccio96]

Allora a tante persone vengono insegnate sbagliate. Si sente dire sempre che la temperatura diminuisce con la quota perchè il sole scalda prima la terra. Chi la racconta questa cosa? O forse è una spiegazione che il meteoappassionato inventa così su due piedi?

Ci sono due cose che spiegano il profilo termico verticale:
La prima è l'effetto serra terrestre. Infatti la concentrazione di CO2 nell'aria è costante e questo fa si che l'assorbimento della radiazione ad onda lunga emessa dalla terra sia assorbita da ogni strato nella stessa percentuale (dove ogni strato assorbe quella che gli arriva dallo strato inferiore con cui è a contatto). Ne viene fuori un profilo termico verticale lineare come quello osservato.
La seconda è il fatto che l'energia di una massa d'aria è data dal geopotenziale più quella interna dovuta alla sua temperatura. Dato che i moti sono in buona approssimazione adiabatici, una massa d'aria che sale di quota deve conservare l'energia totale. Il geopotenziale cresce linearmente con la quota, allora la temperatura deve diminuire linearmente con la quota.
C'è chi fa riferimento a questa seconda spiegazione (un mio docente), ma io nei libri di clima avevo letto anche che il gradiente verticale a noi noto lo si ottiene anche dalla spiegazione radiativa.
Entrambe le cose sono vere, ma non saprei dire quale delle due ha più peso. Le due spiegazioni non hanno una base teorica comune, quindi il fatto che diano lo stesso risultato mi stupisce e dovrò indagare più a fondo forse, perchè mi fa strano pensare che ci sia una coincidenza tra spiegazioni che non hanno nulla a che vedere l'una con l'altra.
La domanda che ho posto era per lasciare la possibilità di arrivare ad una delle due risposte ragionandoci un po' su. Entrambi i motivi rispondono alla domanda, volevo vedere se giungevate alla spiegazione "radiativa" o "energetica". O se magari sapevate per cultura generale quale dei due era il motivo!

[Burian]

Tornando un attimo a questo discorso volevo risponderti brevemente e chiudere la questione. Non sono d'accordo sul fatto che i meteoappassionati sanno cosa sbagliate, dipende da caso a caso. Il fatto che le persone, in generale, ed i meteoappassionati sappiano che la temperatura diminuisce con la quota perchè il sole scalda la terra la quale scalda l'aria dal basso non è sbagliato per niente, è semplicemente un modo elementare e pratico di spiegare il fenomeno che viene spiegato nelle scuole, ai convengi-seminari, su alcuni libri di scienze ma non accademici, sul web etc. E' normale che venga spiegato in maniera molto semplice e poi successivamente quando uno va alle scuole superiori o ancor meglio all'università il concetto venga rispiegato meglio ampliando il discorso e illustrandolo in maniera più scientifica possibile e soffermandosi sui fenomeni fisici che stanno alla base di questo comportamento della temperatura al variare dell'altitudine.

[Ghiaccio96]

Purtroppo no, non è così. Il calore emesso dal suolo rimane intrappolato nei primi mille metri da terra in uno strato che ha un nome ben preciso che è planetary boundary layer noto come PBL. Infatti la temperatura diminuisce con la quota anche in artico dove nei mesi invernali non vi è soleggiamento. Il fatto che sui libri o ai convegni-seminari dicano certe cose ti fa capire come ognuno dica la sua. Sono d'accordo con te, ma tutti penso lo siamo, che la verità sia una soltanto. Comunque in questo topic non volevo creare un dibattito sull'argomento ma vedere a quale soluzione sareste arrivati ragionandoci o cosa sapevate al riguardo. Probabilmente mi sono espresso male...