Gradiente geotermico

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Viene chiamato gradiente geotermico la variazione di temperatura all'incremento della profondità entro la crosta terrestre; questo parametro viene generalmente indicato con il valore dell'aumento della temperatura in gradi Celsius ogni 100 m di profondità. Talvolta viene usato il termine grado geotermico indicante quanti metri di profondità sono necessari per avere un incremento di un grado di temperatura. Esso è inefficace per la misura del flusso geotermico terrestre perché non prende in considerazione la decadenza radioattiva degli elementi litosferici.

Si tratta di un'unità di misura essenzialmente utilizzata per scopi applicativi, così definita per averla espressa con cifre facilmente utilizzabili anche in calcoli manuali, e minimo numero di cifre decimali significative da considerare. La sua valutazione lungo una distanza di 100 m permette anche di avere un parametro con la minimizzazione dei possibili errori casuali, strumentali e di lettura nella stima decimale delle temperature.[1]

Descrizione[modifica | modifica sorgente]

Schema dell'andamento della temperatura nel sottosuolo in funzione della litologia

La temperatura misurata all'interno della Terra, non è costante, ma il suo valore cambia in funzione della profondità in cui è misurato o stimato e di alcune condizioni geologiche locali e regionali.

Gradiente geotermico nella Litosfera[modifica | modifica sorgente]

Profilo superficiale[modifica | modifica sorgente]

Scendendo dalla superficie terrestre fino ad una certa profondità (normalmente variabile fra 5 – 20 m) la temperatura misurabile varia durante l'anno in funzione della temperatura media meteorologica, fino ad una profondità dove la temperatura registrata rimane costante per tutto l'anno con un valore pari alla temperatura media annuale locale. È quindi possibile definire una superficie di omotermia che normalmente segue nel sottosuolo il profilo topografico sovrastante, con smussamenti delle asperità altimetriche e locali variazioni riconducibili a fenomeni geologici circoscritti.

Queste variazioni locali possono avere origine diversa, di seguito sono presentati alcuni casi:

  • Infiltrazioni di acque fredde dalla superficie, come venne riscontrato durante la perforazione del tunnel del Monte Bianco, ove le temperature misurate in galleria risultarono inferiori a quelle previste, causa raffreddamento della roccia per infiltrazioni verso il basso delle acque fredde di fusione del ghiacciaio sovrastante. Viceversa la galleria stradale del San Gottardo non gode di tale raffreddamento, come è possibile notare tenendo d'occhio il termometro della temperatura esterna nella strumentazione dell'automobile durante l'attraversamento del tunnel.
  • Presenza di permafrost, che funge da volano termico raffreddante il suolo. Analisi di gradienti di temperatura in aree con permafrost condotte in Polonia hanno permesso di osservare che l'effetto del permafrost è osservabile fino a qualche centinaio di metri di profondità.[2]
  • Campo geotermico o anomalia geotermica osservabile direttamente sul terreno: in questo caso le linee isotermiche intersecano direttamente la superficie topografica.

Profilo profondo[modifica | modifica sorgente]

Al di sotto della superficie omeoterma la temperatura terrestre aumenta con un incremento che, mediamente corrisponde a circa 3 °C ogni 100 m di profondità, ma può variare sensibilmente in funzione della posizione in cui ci troviamo.

Il campo normale di variazione del gradiente geotermico solitamente è compreso fra 1,5 °C/100m e 5,0 °C/100m.

Il valore del gradiente geotermale è funzione della conduttività termica delle rocce, rocce molto porose, quindi includenti elevati volumi di acqua sono caratterizzate da bassa conduttività termica.

Calcolo del gradiente geotermico[modifica | modifica sorgente]

Al di sotto della superficie di omotermia, il gradiente geotermico, può essere calcolato, conoscendo (o stimando) le temperature a due profondità con la seguente formula:

\mathsf{{Gradiente Geotermico}=\frac{100 * (T2-T1)}{D2-D1}}

con

  • T2 = Temperatura misurata alla profondità D1;
  • T1 = Temperatura misurata alla profondità D2<D1.

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

Bibliografia[modifica | modifica sorgente]

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ Nella documentazione in cui il gradiente viene indicato con le unità di misura anglosassoni, il gradiente viene espresso come Fahrenheit/(100 piedi) ossia °F/100ft
  2. ^ The Suwałki anomaly