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

LA MICROMETEOROLOGIA E LA CAPACITA’ DISPERDENTE DELL’ATMOSFERA
dipende dall’intensità luminosa, dalla temperatura ambiente e dalla concentrazione
di CO 2 . Quando la luce diviene insufficiente oppure quando il contenuto di acqua
della pianta è basso per l’eccessiva traspirazione della pianta stessa (stress idrico della
pianta), le cellule di guardia chiudono gli stomi impedendo la fotosintesi e la traspirazione
e quindi regolando gli scambi di massa con l’esterno. Anche la forma
geometrica della vegetazione ha un ruolo importante negli scambi con l’aria circostante.
Le forme possibili sono tantissime. Se si considerano per esempio prati e
coltivazioni di cerali, si può vedere che la vegetazione può essere vista come uno
strato omogeneo sulla verticale.Viceversa colture di mais, girasole, patate e molti
alberi presentando le foglie prevalentemente nella parte alta delle piante determinano
una canopy layer cioè uno strato di aria sotto le fronde, con caratteristiche fisiche
molto differenti dall’aria sovrastante. Pertanto l’atmosfera sopra il suolo si divide
in due strati principali, uno sotto le fronde della vegetazione (la canopy layer) e
la parte sopra le fronde. Nel caso delle foreste tropicali, la struttura della vegetazione
è tale da definire diverse canopy layer sovrapposti.
Se consideriamo il profilo verticale della velocità del vento sopra la vegetazione in
una situazione quasi adiabatica, si nota che vale la solita legge logaritmica.
Estendendo verso il basso tale profilo, si nota che tale profilo potrà essere espresso
dalla relazione seguente:
dove d è lo zero plane displacement height già introdotto in precedenza e spesso dell’ordine
di 2/3 l’estensione verticale della vegetazione. Pertanto la superficie a
quota d rappresenta la superficie attiva per lo scambio di quantità di moto tra vegetazione
e atmosfera. In realtà, come si vedrà poi, il vento non si annulla a d+z 0 ,ma
il profilo entro il canopy presenta un andamento ben diverso da quello logaritmico
che però si raccorderà gradualmente col profilo logaritmico, innalzandosi sopra la
copertura vegetale.Analogo comportamento presentano anche il profilo di temperatura
media, di umidità media e di concentrazione media di CO 2 . Se si considerano
i profili verticali delle principali variabili meteorologiche medie e degli altri
indicatori della turbolenza del PBL (ad esempio le varianze), si nota che, detto h c
l’estensione media verticale della vegetazione, a quote superiori a 2÷3h c la situazione
è quella normalmente incontrata nel PBL con un suolo nudo e senza vegetazione.
In effetti sono del tutto applicabili le relazioni di Similarità di Monin-
Obukhov per il SL, purché si sostituisca la quota z con (z-d).Va rilevato che anche
in questo caso, nei profili verticali della velocità media del vento, della temperatura
potenziale (virtuale) e dell’umidità compariranno rispettivamente le lunghezze
di rugosità z 0 , z h e z q che esprimono la capacità della canopy vegetale di assorbire o
emettere rispettivamente quantità di moto, calore ed umidità. E’ interessante però
considerare come varia z 0 . Se si immaginasse di avere inizialmente un suolo nudo
e di inserirvi un numero sempre crescente di alberi con chioma, z 0 aumenterebbe
fino al punto in cui le chiome si incominciano ad unire tra loro, dopo di che questo
aumento cesserà perché si instaurerà un effetto di schermo che riduce la capacità
individuale delle piante di assorbire quantità di moto. Il valore massimo assunto da
z 0 sarà prossimo a h c /5.
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