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

LA MICROMETEOROLOGIA E LA CAPACITA’ DISPERDENTE DELL’ATMOSFERA
2.6.3 Superficie coperta dalla vegetazione
Estese porzioni di terraferma sono ricoperte dalla vegetazione presente in forme
e dimensioni diverse a seconda della latitudine. Si passa da coltivazioni di cereali
ed erba, quindi vegetazione abbastanza bassa, alle foreste tropicali con estensioni
verticali estremamente rilevanti. La presenza della vegetazione è un elemento
che può recare perturbazioni profonde al PBL ed indurre alterazioni climatiche,
fondamentali per la vista della Terra. Il tema è complesso ed affascinante
e non sarà possibile qui trattarlo in maniera sufficientemente estesa, pertanto
ci limiteremo solo ad una breve presentazione sull’argomento, ampiamente basata
su Oke (1987).
Una superficie con copertura vegetale rappresenta un sistema complesso non
solo dal punto di vista geometrico, ma anche per il fatto che gli elementi strutturali
presenti alla superficie interagiscono con l’ambiente esterno in maniera
decisamente attiva.Per studiare globalmente un tale sistema è conveniente individuare
un volume di controllo limitato superiormente da una superficie che rappresenti
l’inviluppo superiore di tutta la vegetazione ed inferiormente da una
superficie posta nel sottosuolo ad una profondità in cui sia praticamente nullo il
flusso verticale di calore. Il bilancio energetico semplificato di questo sistema è
dato dalla relazione seguente:
dove ∆Q S è lo storage fisico di calore, cioè l’assorbimento o il rilascio di calore dall’aria,
dal suolo e dalla biomassa vegetale presente (foglie, rami, fusti, ecc.); ∆Q P
rappresenta, invece, lo storage biochimico cioè il calore necessario per assimilare la
CO 2 mediante il processo di fotosintesi; ∆Q A , spesso trascurabile, rappresenta il
trasporto orizzontale di calore causato dalla geometria e dalla struttura fisica dell’ambiente
circostante il nostro volume di riferimento.
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L’elemento attivo presente in una superficie a copertura vegetale è il comportamento
biochimico della vegetazione sintetizzato dal processo di fotosintesi secondo
cui, almeno in prima approssimazione, la disponibilità di CO 2 , di H 2 O e di radiazione
ad onda corta determina la creazione di carboidrati (CH 2 O) e quindi l’accrescimento
della pianta. Il tasso di assimilazione di CO 2 per la fotosintesi sia P
(g •(m2 h) -1 ). Oltre a ciò, la pianta presenta anche il fenomeno noto come respirazione,
secondo cui il vegetale consuma carboidrati per restituire all’aria CO 2 .Il
tasso di perdita di CO 2 per respirazione sia R.Pertanto il tasso netto di fotosintesi
risulta pari a ∆P = P - R ed il tasso di calore coinvolto nel processo è dato da
∆Q = Φ • ∆P dove Φ è il calore di assimilazione del carbonio. Nelle ore diurne,
P è maggiore di R e quindi la vegetazione è un utilizzatore di CO 2 . Nelle ore
notturne, invece, ∆P risulta negativo e quindi la vegetazione diventa una sorgente
di CO 2 . Il mezzo usato dalla vegetazione per realizzare questo scambio di CO 2 è
rappresentato dagli stomi, cioè da pori presenti sulle foglie, la cui densità è di
50÷500 stomi •mm-2 di foglia e, quando sono aperti, l’area da essi occupata è circa
lo 0.3÷1% dell’intera area fogliare. La loro funzione è quella di valvole di regolazione
nel processo di trasferimento di H 2 O e CO 2 tra pianta ed atmosfera. In
effetti, all’alba, le cellule di guardia presenti negli stomi registrano la presenza di
radiazione ad onda corta e comandano l’apertura degli stomi.A questo punto gli
stomi presentano all’aria la loro superficie interna dove realizzano l’assorbimento
di CO 2 ed il rilascio di H 2 O. L’evaporazione di acqua (traspirazione) è quindi
una conseguenza inevitabile della fotosintesi. Il grado di apertura degli stomi