Soleggiamento Approfondimento

DURATA DEL SOLEGGIAMENTO

Informazioni generali e cenni storici

La durata del soleggiamento, cioè del numero di ore durante le quali i raggi solari giungono direttamente al suolo, caratterizza il clima di una determinata area, specialmente dal punto di vista degli aspetti di salute e benessere per l’uomo, ma anche per aspetti legati alle attività agricole.

Il rapporto tra le ore di sole e la durata del giorno in uno stesso luogo prende il nome di eliofania relativa, mentre al numero delle ore in cui il sole ha brillato sull’orizzonte si da anche il nome di insolazione o eliofania assoluta.

La prima definizione sulla durata del soleggiamento fu stabilita direttamente da un “registratore” di radiazioni noto come “Campbell-Stokes” in grado di determinare l’insolazione in base al fatto che il fascio di energia solare concentrato da una lente speciale fosse in grado di bruciare una cartina nera.

Era il 1880. A quel registratore si diede il nome di Eliofanografo di Campbell-Stokes (burn method).

In seguito a diversi studi fu trovato che il valore medio dell’irradianza solare necessaria a distinguere la luce solare diretta da quella diffusa era di 120 Wm-2.

In accordo alla Raccomandazione 10 WMO (CIMO-VIII), si definisce “insolazione giornaliera” la somma dei sottoperiodi del giorno durante i quali l’irradianza solare diretta ha superato i 120 Wm-2.

  

La Rete delle Osservazioni Ambientali dell’A.M. è in grado di fornire misure di durata dell’insolazione (SD) attraverso gli eliofanografi di Campbell-Stokes con intervalli pari al decimo di ora.

L’attività di misura ebbe inizio nel 1958 in attuazione degli accordi internazionali stipulati dall’A.M. in occasione dell’Anno Geofisico Internazionale del 1957.

 

Metodo di misura, strumentazione in uso e qualità

 

Le componenti dell’eliofanografo di Campbell-Stokes sono:

- una sfera di cristallo del diametro di circa 10 cm;

- un arco di sostegno per la sfera graduato da 0 a 90°;

- un supporto per cartina diagrammata, con tacca di fede corrispondente al mezzogiorno solare vero (zenith);

- una base con livella a bolla d’aria.

La sfera in vetro è sostenuta ai suoi poli dall’arco di sostegno, graduato in maniera tale da poter posizionare la sfera con un’inclinazione corrispondente alla latitudine del luogo.

 

Lo strumento va installato in un luogo libero da ostacoli in modo che la sfera possa essere raggiunta dai raggi solari per tutta la durata della giornata e in tutti i periodi dell’anno, dal sorgere del sole al suo tramonto.

A causa dell’apparente moto declinante del sole, durante i vari periodi stagionali dell’anno (periodo invernale, periodi equinoziali, periodo estivo) si deve ricorrere all’uso di tre diversi tipi di cartine diagrammate aventi forma e lunghezze diverse. Il cambio delle cartine è giornaliero.

L’operatore della stazione meteorologica alla fine di ogni giorno misura la lunghezza della bruciatura sulla cartina e digitalizza tale dato fornendo la misura dell’insolazione in ore e decimi di ora.

Al fine di ridurre eventuali errori umani di lettura e trascrizione cartine, i dati digitalizzati vengono sottoposti a controllo di qualità consistente in: controllo manuale di corrispondenza tra cartine e dato digitalizzato; verifica del rispetto dei limiti fisici della grandezza in esame mediante confronto con la massima durata teorica del giorno (durata astronomica); verifica della consistenza della misura con la misura di radiazione solare globale (se disponibile) registrata lo stesso giorno.

L’eliofanografo di per sé non richiede una particolare manutenzione, è inoltre uno strumento molto robusto e tale caratteristica gli ha permesso di avere una conformazione pressoché invariata fin dal 1880.

Tuttavia i nuovi stringenti requisiti internazionali sulla qualità dei dati meteorologici e la necessità di automatizzare i processi di misura, porteranno in un prossimo futuro alla sostituzione di tale affascinante strumento con altre tipologie di sensori elettronici.

Ad esempio una tipologia di sensore elettronico in corso di test presso alcune stazioni automatiche è il CSD3 della Kipp & Zonen.

Tale sensore usa 3 fotodiodi dotati di diffusori appositamente studiati per calcolare il soleggiamento in accordo a quanto definito dal WMO.

Tali sensori possono avere incorporati dei riscaldatori per poter dissipare la pioggia, la neve ed il gelo che potrebbero ostacolare la misura.