Föhn a la terra del föhn

On millor que Innsbruck per estudiar el foehn? De seguida d''arribar ja vaig veure que seria el pa de cada dia durant el màster i així ha estat fins al moment. Així doncs, em proposo de fer quatre pinzellades de què és, com es forma i com el podel modelar, per qui li piqui la curiositat de saber-ne una mica més :)

El Föhn, és un vent sec, fort i turbulent que apareix a sotavent de les altes (i no tan altes) muntanyes, que porta de corcoll als habitants del llocs on es produeix des de temps immemorials, i des de finals del sXIX, també als meteoròlegs que intenten estudiar-lo.

Aquest vent rep noms diferents a diferents llocs de la terra. Així doncs, tenim "föhn" (o "foehn") al Alps, "chinook" a les Rocalloses, "fogony" a casa nostra o "vent d'Espanya" a la cara nord dels Pirineus. 

D'ara en endavant ens referirem a aquest fenomen com a "föhn", ja que en primer lloc és el nom més estès i en segon lloc, perquè explicarem algunes característiques d'aquest vent a Innsbruck, un dels llocs del mon on més s'ha estudiat. 

Com es produeix? 

En general, es pot pensar com un vent que es produeix quan una massa d'aire més freda (i per tant més densa) es troba amb un obstacle que no la deixa avançar, o sigui, una serralada. Aquest obstacle introdueix una diferència de pressió entre els dos vessants, que propicien una acceleració de l'aire des de les altes cap a les baixes pressions. Depenent de la temperatura a sotavent, aquest vent arribarà a la superfície o es quedarà a una capa intermitja, per tant sent no detectable a capes superficals.

Clàssicament s'ha associat aquest vent a una pèrdua de calor latent a barlovent d'una muntanya, el que s'anomena foehn humit. Un vent humit és obligat a ascendir a causa de l'obstacle que representa la muntanya, fins que arriba a un nivell més fred, on el vapor d'aigua es condensa i precipita, alliberant calor latent en el canvi de fase gas-liqud. Aquesta visió és només correcta parcialment ja que s'ha demostrat que la pèrdua de calor latent no és ni l'únic, ni -moltes vegades- el principal causant d'aquest fenomen.

Així doncs, haurem de considerar quatre efectes que poden propiciar l'apacició del föhn a superfície (Figura 1):

• a) la subsidència (subsidència d'aire potencialment càlid*)

En aquest cas, a causa del bloqueig orogràfic a capes baixes, l'aire de capes mitjanes i sec es veu obligat a baixar fins a capes més baixes. 

• b) l'alliberament de calor latent (visió clàssica explicada anteriorment)
• c) barreja mecànica

Una altra manera d'aportar aire potencialment càlid de capes altes cap a la superfície és a través de la barreja mecànica. En aquest sentit, la turbulència a la superfície aconsegueix "barrejar" les capes de l'atmosfera, de manera que l'aire potencialment càlid acaba fent acte de presència a capes inferiors.

• d) escalfament per radiació

El quart efecte que pot explicar l'aparició del föhn a superfície ens prové del que podria semblar el cas més senzill de tots: ja que el föhn provocat per algun dels elements a,b,c és sec i no produeix (o més ben dit fa desaparèixer) núvols, la radiació solar pot incidir a sotavent de la muntanya, escalfant la capa superficial de l'atmosfera, fent-la menys densa i permetent la penetració del föhn a superfície.

(Renfrew, 2016)

Fins ara hem sabut explicar el perquè de l'aire sec i càlid, però no pas que l'aire sigui accelerat a sotavent de la muntanya...

En poques paraules, es pot explicar emb el model d'aigües poc profundes. (**) El que es produeix aigües avall és l'anomenat "downslope windstorm" o tempesta de vent. L'aire és accelerat, assolint velocitats més elevades a les parts baixes que al cim de la muntanya talment com si es tractés del corrent d'un riu en sobrepassar un obstacle (Figura 2).

Figura 2: esquema de l'estructura del model d'aigües poc profundes. En gris tenim el perfil transversal de la muntanya

 

El föhn a Innsbruck

En aquesta secció ens centrarem a explicar el comportament del föhn al Tirol, a la vall de l'Inn, més concretament als voltants de la seva capital, Innsbruck.

Per posar Innsbruck en el seu context geogràfic, direm que està situat al centre del Tirol, als alps austríacs. Al nord limita amb les muntanyes del Karwendel i al Sud els alps de Stubai, els alps de Tux i els alps de Zillertal.

Normalment tenim episodis de föhn de sud (südföhn), que va lligat a un gradient de temperatures entre el nord i el sud dels Alps, tenint les temperatures baixes al sud i les càlides al nord. Aquest gradient de pressió indueix un moviment de l'aire, que vol trobar el punt més fàcil per on desplaçar-se. El punt més baix per on pot passar és el pas del Brenner (1600m) a la vertical d'Innsbruck, al sud.

Depenent com de pronunciat sigui el gradient de pressió (temperatura) entre el sud i el nord, el foehn serà capaç d'arribar a la mateixa ciutat d'Innsbruck (600m) o bé només es deixarà sentir a la vall de Wipp, més elevada i famosa per la gran freqüència de dies de föhn, sobretot a la primavera.

Un aspecte interessant del föhn a Innsbruck ciutat és si tenim foehn a la vall de Wipp però tenim aire fred a capes baixes a Innbruck a causa del refredament nocturn. En aquest cas, l'aparició de föhn vindrà determinada per si el vent és capaç d'erosionar la capa freda superficial totalment fins a fer-la desaparèixer o no, convertint-ho en un fenomen complicat de pronosticar.

Punts clau

• Per tenir foehn és necessari un gradient de pressió (temperatura) a banda i banda d'una cadena muntanyosa. Com més gran és aquest gradient, més probable és de tenir foehn a la superfície.
• Les característiques específiques del foehn vindran determinades per la orografia de cada localització.
• Es pot modelar fins a cert punt fent servir un model hidràulic d'aigües poc profundes, com si es tractés de l'aigua d'un riu quan supera un obstacle del llit.

Potser d'aquí un temps l'ampliaré, de moment aquesta és la primera pinzellada.

Salut i muntanyes!

Francesc Roura Adserias

MSc en ciències de l'atmosfera, Univerisitat d' Innsbruck

Notes:

*aire potencialment càlid: La temperatura potencial és aquella que assoliria una partícula d'aire que descendís sense perdre calor (adiabàticament) fins a una alçada de referència. A l'atmosfera aquesta temperatura sempre és més elevada com més amunt ens trobem.

** Model d'aigües poc profundes (Figura 2): dues capes de densitat constant: la primera, més densa (ρ1) va de la superfície (hB) a una determinada alçada (h) (de l'ordre de l'altitud de la muntanya); la segona és menys densa (ρ2) i compèn des que s'acaba la primera capa (h) fins a una alçada arbitrària (hT), que es pot pensar com el capdemunt de l'atmosfera.

Referències/per saber-ne més:

Notes de l'assignatura de Mountain Meteorology, MSc Atmospheric Sciences, UIBK, Gohm, A. (2020)

Notes de l'assignatura de Advanced Weather Forecasting, MSc Atmospheric Sciences, UIBK, Mayr, G. (2021) 

Meteorologische Zeitschrift, Vol. 21, No. 6, 607–614 (December 2012) 

Elvidge, A. D. and I. A. Renfrew, 2016: The causes of foehn warming in the lee of mountains. Bull. Amer. Meteor. Soc., 97, 455–466, doi:10.1175/bams-d-14-00194.1.

Atmosphere, ocean and climate dynamics: an introductory text, Marshall and Plumb (2008)

Haid M, Gohm A, Umek L, et al. Foehn–cold pool interactions in the Inn Valley during PIANO IOP2. Q J R Meteorol Soc. 2020;146:1232–1263. https://doi.org/10.1002/qj.3735