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

LA MICROMETEOROLOGIA E LA CAPACITA’ DISPERDENTE DELL’ATMOSFERA
la Teoria della Similarità di Monin-Obukhov asserisce che per alcuni momenti statistici
di alcune variabili meteorologiche vale una relazione del tipo:
dove ƒ è un generico momento di una generica variabile meteorologica, ƒ 0 è un
opportuno parametro di scala che rende adimensionale il rapporto ƒ/ƒ 0 e F(z/L) è
una Funzione Universale di Similarità,diversa per ogni momento e variabile meteorologica,
ma dipendente solo da z/L.Alcune delle variabili che ubbidiscono a questa
Teoria della Similarità sono:
- la velocità media del vento,
- la temperatura potenziale media,
- l’umidità specifica media,
- la varianza della componente verticale del vento σ w
2,
- la varianza della temperatura potenziale σ T
2,
- la varianza dell’umidità σ q
2,
- il tasso di dissipazione dell’energia cinetica turbolenta ε.
Si nota immediatamente come nell’elenco sia assente la varianza delle componenti
orizzontali del vento. In effetti si è dimostrato come esse dipendano, soprattutto
nelle situazioni convettive, dall’estensione verticale del PBL (z i ).Tuttavia, pur con
una buona dose di incertezza, sono state proposte anche per queste variabili delle
relazioni di Similarità che, pur con un po’ di cautela, possono essere di notevole
aiuto nelle applicazioni pratiche. Qui di seguito elenchiamo queste relazioni di
Similarità, senza dilungarci nei dettagli per i quali si rimanda a Sozzi e al. (2002).
2.4.1.1 Il profilo verticale della velocità media del vento
La relazione (2.91), quando applicata al profilo verticale della velocità media del
vento, prevede che il parametro di scala ƒ 0 sia la velocità di scala propria del SL,
cioè la friction velocity u*.Pertanto, questa relazione può essere espressa nella forma
(Panofsky e Dutton, 1983):
dove ζ è il rapporto z/L. Il parametro z 0 presente nella relazione è la quota a cui
si annulla la velocità del vento per la no slip condition.Tale quota non è nulla a causa
degli elementi naturali o artificiali che coprono la superficie terrestre (la sua “rugosità”
quindi), ma risulta pari a z 0 appunto, parametro noto come rugosità superficiale
(roughness length). Data la sua importanza, si discuterà di questo argomento più estesamente
nel seguito. La (2.92a) è la Relazione di Similarità per il profilo verticale della
velocità del vento e la funzione Ψ m è la Funzione Universale di Similarità relativa. Pur
essendo concettualmente una funzione continua in ζ,è più comodo nella pratica
trattare separatamente le situazioni convettive e le situazioni stabili:
- situazioni convettive (ζ