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

LA MICROMETEOROLOGIA E LA CAPACITA’ DISPERDENTE DELL’ATMOSFERA
alle ore diurne, è rappresentato dal bilancio energetico superficiale R N - G = H 0 +
H E . Dato che l’obiettivo è la determinazione di H 0 , in qualche modo è necessario
individuare un metodo per determinare i restanti termini presenti nella equazione
di bilancio. L’unico mezzo per ottenere anche la velocità di frizione e gli altri parametri
caratteristici della turbolenza del SL è costituito dalla conoscenza della velocità
del vento ad una quota z, da cui, con l’aiuto della Relazione di Similarità che
ne descrive il profilo verticale, si ottiene la velocità di frizione u* e tutti gli altri
parametri della turbolenza del SL.
L’ingrediente essenziale per ogni metodo di questa famiglia è la disponibilità della
Radiazione Netta R N . Come si è visto, ai giorni nostri ciò non costituisce più un
problema, dato che sono disponibili sensori economici e robusti che ne consentono
una misura accurata. Comunque, in mancanza di una misura diretta di R N è
sempre possibile una sua stima realistica con i metodi presentati in precedenza.
Il metodo più utilizzato della famiglia per la stima della turbolenza del PBL (Van
Ulden e Holtslag, 1985), ed impiegato nei processori meteorologici US_EPA
METPRO (preprocessore meteorologico del modello di simulazione della dispersione
degli inquinanti CTDMPLUS), AIRMET (preprocessore di AERMOD),
CALMET (preprocessore di CALPUFF) ed in molti altri è quello che viene qui di
seguito illustrato. In Holtslag e van Ulden (1983) ed in Galinski e Thomson (1992)
sono stati presentati i risultati di alcuni confronti fatti tra le previsioni ottenute da
questo metodo e le misure dirette dei parametri caratteristici della turbolenza
atmosferica alle medie latitudini, mentre in Tirabassi e al. (1997) sono presentati i
risultati di tali tecniche applicate ad una situazione antartica. Da questi riferimenti
emerge come tali stime siano decisamente realistiche, soprattutto nelle situazioni
convettive ed in presenza di terreno omogeneo e piatto, coperto da vegetazione
bassa ed umida (prati del Nord Europa). La buona realisticità delle loro previsioni
e la povertà dei dati meteorologici impiegati li ha resi adatti all’impiego in tutte
quelle situazioni in cui si abbiano a disposizione solo misure meteorologiche di
tipo aeronautico.
Il metodo presenta due modi operativi, uno applicabile alle ore diurne e l’altro alle ore
notturne.
Se si considera una generica ora diurna per cui sia noto R N (che ovviamente sarà
positivo), il primo problema che si deve affrontare è la determinazione del flusso di
calore G 0 all’interfaccia suolo-aria. Ovviamente, come già visto, esistono metodi
per la misura del flusso di calore entro il suolo.Va comunque detto che queste misure
non sono molto comuni e quindi si presenta spesso la necessità di stimare G 0 in
maniera più semplice. A tale proposito si può operare come proposto da Holtslag
e van Ulden (1983) e da Stull (1988), ponendo:
dove per η è stato proposto un valore tra 0.1 e 0.2. A questo punto è nota l’energia (R N -
G 0 ) disponibile all’interfaccia suolo-aria ed il problema ora diventa lo stabilire come
il suolo ripartisca tale ammontare di energia nel flusso turbolento sensibile ed in
quello latente.A tale proposito, il modello di Holtslag-Van Ulden impiega l’espressione
per H 0 proposta dal celebre modello di Preistley-Taylor modificato, data da:
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