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

LA MICROMETEOROLOGIA E LA CAPACITA’ DISPERDENTE DELL’ATMOSFERA
• Sensibilità - Pendenza della curva di risposta ingresso/uscita, che può dipendere
dal valore di ingresso se la curva non è lineare.
• Linearità - La linearità della curva di calibrazione è importante come la sensibilità
per strumenti a lettura diretta, ma, con l’avvento della tecnologia digitale,
la possibilità di linearizzare curve di calibrazione di per sé non lineari ha
reso la linearità meno importante di un tempo.
• Offset (“Spiazzamento”) – E’ in pratica il valore che l’uscita assume quando
l’ingresso è nullo. Attualmente, come la linearità, la presenza di un eventuale
offset non è più un problema, potendola eliminare con elaborazioni digitali.
• Range – Un trasduttore primario è in grado di rilevare un valore della variabile
meteorologica solo entro un ben preciso intervallo che varia da trasduttore
a trasduttore.Tale intervallo è il range dello strumento.Valori esterni al range
di misura non potranno essere rilevati correttamente dal sensore.
• Risoluzione – E’ la minima variazione dell’ingresso (cioè della variabile da
misurare) in grado di provocare una variazione dell’uscita. Se la curva di calibrazione
non è lineare, la risoluzione può dipendere dal valore dell’ingresso.
• Soglia – E’ il minimo ingresso misurabile a partire da 0. Di solito è il risultato
di attriti meccanici. In questo caso, dato che l’attrito statico è maggiore dell’attrito
dinamico, lo strumento, una volta messo in moto (esempio: anemometri
a coppe) è in grado di leggere valori di ingresso inferiori alla soglia.
• Stabilità – E’ la capacità di uno strumento di mantenere prestazioni vicine alla
curva di calibrazione per un tempo prolungato.
La curva di calibrazione è la forma con cui interpretare la risposta di un sensore
ad una variabile meteorologica, stazionaria o molto lentamente variabile, tuttavia,
nel PBL le grandezze meteorologiche variano notevolmente nel tempo e
quindi è di estremo interesse conoscere le caratteristiche dinamiche di un sensore.
Esistono sensori che rispondono immediatamente alla forzante esterna, presentando
una relazione ingresso-uscita di tipo algebrico ed altri, invece, che presentano
ritardi, oscillazioni spurie e sfasamenti in questa relazione, comportandosi
in maniera analoga a filtri di vario tipo. Dato che in Micrometeorologia è
di estremo interesse misurare segnali meteorologici variabili nel tempo con l’intento
di determinare le caratteristiche della turbolenza atmosferica attraverso la
stima di varianze e covarianze, è chiaro quanto sia importante conoscere la risposta
dinamica di ogni sensore meteorologico. Rimandando per i dettagli a Sozzi
e al. (2002), si ha che per un generico sensore esiste una relazione differenziale
che lega la risposta x del sensore stesso alla variabile meteorologica y (la forzante)
che prende il nome di relazione dinamica del trasduttore e la cui espressione
generale è:
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Di fatto, rivestono un’importanza pratica solo quei sensori per cui la relazione
dinamica è rappresentata da una equazione di ordine 0, 1 e 2. Se la relazione differenziale
precedente è di ordine 0, il sensore che la possiede è detto sensore di
ordine zero e trasforma istantaneamente la variabile di ingresso nella variabile di
uscita senza ritardi o distorsioni. Questo in sostanza è il sensore ideale di cui si
vorrebbe sempre disporre. L’anemometro ultrasonico è praticamente un sensore
di questo tipo. Se la (2.124) è di ordine 1, abbiamo la classe dei sensore del primo
ordine, che presentano il classico comportamento di un filtro passa-basso. In pratica
la variabile d’ingresso si trasforma nella variabile di uscita con l’introduzio-