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

LA MICROMETEOROLOGIA E LA CAPACITA’ DISPERDENTE DELL’ATMOSFERA
to è un tipico segnale a dente di sega. Se si focalizza l’attenzione alla seconda
rampa mostrata in figura, la più evidente e regolare, si nota che, mentre la temperatura
inizia a crescere, la velocità verticale diviene positiva, cosa che indica la
presenza di un flusso ascendente di aria calda (la piuma termica). Ad un certo
punto la bolla d’aria calda si stacca dal suolo ed il suo posto viene preso da altra
aria più fredda (processo di rinnovamento) e ciò è visibile nella figura dal fatto che
alla fine della salita, la temperatura scende bruscamente al di sotto del suo livello
base (è arrivata dell’aria più fredda) e questo arrivo è ulteriormente segnalato
dalla velocità verticale fortemente negativa. Per un po’ non succede nulla, poi
riprende il processo di formazione della bolla d’aria calda negli stessi termini visti
in precedenza. Una volta innalzatesi, a breve distanza dal suolo le piume termiche,
numerose e relativamente piccole, iniziano un progressivo processo di aggregazione
che porta alla costruzione di strutture coerenti di notevoli dimensioni e di
tipo colonnare che percorrono compatte il ML.
In realtà ciò che si origina in assenza di vento (o con velocità media del vento
bassa) è un insieme di colonne d’aria calda che salgono verso la parte alta del
PBL (dette updraft) confinate in una regione piuttosto limitata e lo spazio tra di
esse è riempito da aria in lenta discesa sempre organizzata in strutture coerenti
(dette downdraft). Gli updraft sono caratterizzati da una velocità ascensionale
media piuttosto elevata e dell’ordine della velocità convettiva di scala w*, mentre
i downdraft, che occupano una porzione più vasta dello spazio, hanno una velocità
media inferiore. Una volta raggiunta la sommità del PBL, alcuni updraft sconfinano
nell’atmosfera libera sovrastante (overshoot) dove però incontrano aria con
una temperatura potenziale superiore e quindi si trovano a possedere un galleggiamento
negativo. Se potessero, si disperderebbe nell’atmosfera libera, ma ciò
non è possibile per il bassissimo livello di turbolenza presente in questa zona dell'atmosfera.
Pertanto l’unica cosa che possono fare è ridiscendere, trascinandosi
dietro (e quindi inglobando) una parte di aria dell’atmosfera libera. Questo processo
di entrainment a senso unico fa si che complessivamente il PBL si espanda verticalmente
e che aria meno turbolenta venga inglobata in aria a maggior turbolenza
che scende al suolo; qui il downdraft acquista tutta l’energia di cui ha bisogno
per riprendere la salita. L’insieme degli updraft e downdraft costituiscono una
circolazione che ha una scala orizzontale pari a circa 1.5 z i ,dove z i è l’altezza del
PBL.
120
Fig. 2.32: vortici a rullo e strade di nuvole (da Oke, 1987)
Quanto fin qui presentato si riferisce a situazioni con venti bassi o moderati.
Quando invece la velocità supera i 6 m/s, queste strutture coerenti si deformano,
formando caratteristiche strutture a rulli allineate parallelamente alla direzione
del vento (Fig.2.32).I rulli sono in rotazione lungo un asse parallelo alla dire-