la micrometeorologia e la dispersione degli inquinanti ... - ARPA Lazio

LA MICROMETEOROLOGIA E LA CAPACITA’ DISPERDENTE DELL’ATMOSFERA
Si possono incontrare, però, anche situazioni molto differenti. Uno dei tipici è l’effetto
oasi in cui nelle ore diurne dell’aria secca e calda proveniente dal deserto passa
sopra un’oasi molto meno calda e molto più umida. Il risultato è una forte evaporazione,
con un conseguente elevato flusso di calore latente, mentre il flusso sensibile
spesso raggiunge valori negativi.
I meccanismi di trasferimento d’energia all'interfaccia aria-suolo nei primi millimetri
di aria sovrastanti sono meccanismi di diffusione molecolare. In particolare, ha
luogo un trasferimento per conduzione del calore dalla superficie terrestre al primo
strato di aria sovrastante, di dimensione estremamente ridotta.Tale trasferimento è
regolato dalla ben nota legge:
dove k H è la diffusività termica molecolare dell'aria pari a 2.53 •10-5 Wm -1 K -1 . Si può
vedere come in questo piccolo strato di aria i gradienti termici siano molto elevati.
Infatti, con H 0 di 200 Wm -2 , in un millimetro d'aria si avrebbe una diminuzione
di temperatura di circa 8K.Tutto ciò però si esaurisce in uno strato d'aria molto
piccolo in cui, in pratica, ha luogo tutto il trasferimento di energia al PBL. Sopra di
esso il meccanismo principale di trasferimento termico diventa la turbolenza, con
i meccanismi già considerati in precedenza.
Per semplicità, è conveniente considerare una quota dove prevalgono i meccanismi
turbolenti (dell’ordine del metro).Ad una tale quota, i flussi sensibile e latente sono
espressi, come detto, da H 0 = ρc p w’θ' e Q E = λρw’q’, quindi il bilancio energetico
superficiale risulta è pari a:
Il rapporto tra flusso turbolento di calore sensibile e flusso turbolento di calore
latente prende il nome di rapporto di Bowen e risulta definito da:
dove γ è la costante psicrometrica pari a 0.0004 (g acqua /g aria )K -1 . Dalla (2.90e) risulta evidente
che B sarà piccolo su superfici umide, a causa dell'evaporazione, e grande su
superfici secche dove la maggior parte della radiazione netta verrà trasformata in
calore sensibile.Valori tipici sono: 5 per regioni semiaride, 0.5 per prati e foreste,
0.1 per il mare e valori negativi per le oasi.
Il quesito che ci si pone è come e chi decida di ripartire la disponibilità energetica
superficiale tra flusso sensibile e latente. L’evidenza sperimentale è che suoli aridi
o semiaridi, quindi poveri di umidità, trasformano preferibilmente l’energia disponibile
in H 0 e ciò determina valori di B piuttosto elevati, mentre suoli molto umidi
o addirittura con acqua superficiale prediligono la trasformazione dell’energia disponibile
nel Flusso Latente di calore. In questo caso B assume valori che vanno da
0.5 per prati in condizioni normali, a 0.2 per campi irrigati.
2.4 LA TEORIA DELLA SIMILARITA’
Le relazioni matematiche che descrivono lo stato e l’evoluzione del PBL derivano
dalle leggi fisiche di conservazione: esse costituiscono dunque il punto di arrivo di
un rigoroso cammino completamente teorico. Come sempre, in Fisica si è svilup-
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