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

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LA MICROMETEOROLOGIA E LA CAPACITA’ DISPERDENTE DELL’ATMOSFERA Fig. 2.64: struttura funzionale del SW di una Stazione Meteorologica. I dati elementari validi raccolti nell’intervallo di mediazione dovranno subire un’elaborazione primaria per determinare il valore dei principali indicatori statistici di interesse, che sono i valori medi e le varianze. Quando i dati provengono da sensori dedicati alla determinazione diretta della turbolenza (come per esempio l’anemometro sonico), le elaborazioni saranno più complesse e richiederanno anche la stima delle covarianze, tuttavia di ciò si tratterà estesamente successivamente a proposito della tecnica Eddy-Covariance. La condizione necessaria per poter effettuare l’elaborazione primaria è che il numero di dati validi disponibili nel periodo di mediazione considerato sia sufficiente dal punto di vista statistico. US-EPA (1987) consiglia di effettuare l’elaborazione primaria dei dati solo se le misure elementari disponibili nel periodo di mediazione sia non inferiore al 75% del numero di dati teorici del periodo. 173
LA MICROMETEOROLOGIA E LA CAPACITA’ DISPERDENTE DELL’ATMOSFERA Per le grandezze scalari come per esempio la temperatura, l’umidità, la radiazione globale, la radiazione netta e la pressione, gli indicatori statici di interesse sono il valor medio e, se le caratteristiche dinamiche del sensore lo consentono, la varianza (o la deviazione standard) e la covarianza tra variabili scalari. La stima del valore medio (cioè il valore atteso della media) di una generica variabile scalare T si realizza impiegando il normale concetto di media aritmetica, cioè detto N il numero di dati validi nel periodo e T j il generico dato istantaneo, il valor medio della variabile è dato da: La stima della varianza della variabile T (cioè il valore atteso della varianza) è data dalla relazione: Nota la varianza di T, la relativa deviazione standard è la radice quadrata della varianza. Se si considerano due variabili meteorologiche scalari x e y, la stima della loro covarianza (cioè il valore atteso della covarianza) è dato dalla relazione seguente: Si considerino, ora, solo i dati ottenuti o dalla coppia anemometro a coppe-vane o da un anemometro triassiale meccanico (come l'anemometro Gill UVW). Nel primo caso i dati elementari disponibili sono costituiti dalle coppie (u j , θ j ) dove u j è il modulo della proiezione orizzontale del vettore vento e θ j è la direzione di provenienza rispetto al Nord. Si definisce velocità scalare media del vento la variabile seguente: e la relativa deviazione standard è pari a: dove si è sostituito il termine 1/(N-1) col termine 1/N, dato che normalmente il numero di campioni N nell’intervallo di mediazione è elevato. Considerando il vento come una variabile vettoriale (bidimensionale, in questo caso), è anche possibile una diversa definizione di vento medio. In particolare, in corrispondenza ad ogni coppia (u j , θ j ) sono definibili le due componenti orizzontali del vettore vento, la componente v xj , diretta lungo l’asse x (con orientamento W-E, positivo verso E) e la componente v yj , diretta lungo l’asse y (con orientamento S-N, positivo verso Nord), nel modo seguente: 174
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