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LA MICROMETEOROLOGIA E LA CAPACITA’ DISPERDENTE DELL’ATMOSFERA
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sura non locale di Stull, non è necessario l’introduzione nel modello di altre
equazioni prognostiche. Quello che è necessario, invece, è la determinazione, nel
primo caso, di opportune relazioni semiempiriche per esprimere i coefficienti
diffusivi e, nel secondo caso, di un modello (di tipo sostanzialmente algebrico)
per l’implementazione del meccanismo di dispersione non locale (determinazione
del potenziale ed alla fine della transilient matrix). Se, invece, le chiusure
sono di ordine superiore, è indispensabile individuare altre equazioni prognostiche
che, nella maggior parte dei casi, si riducono alla sola equazione relativa all’energia
cinetica turbolenta. Chiaramente il tempo di calcolo richiesto dal modello
sarà più che proporzionale al numero di equazioni prognostiche da integrare
numericamente.
In realtà ci sono altri problemi da risolvere. Il primo è legato al sistema di coordinate
adottato. Le equazioni fluidodinamiche sono state scritte in termini di
coordinate cartesiane (x,y), tuttavia, se la regione su cui viene applicato il modello
è vasta, è probabile che sia necessario adottare altri tipi di coordinate, come
per esempio la latitudine e la longitudine. Per quanto riguarda la coordinata cartesiana
verticale z, anche se parrebbe una scelta naturale e ragionevole, spesso il
suo uso risulta estremamente difficoltoso in presenza di orografia. Per questo
spesso i modellisti adottano sistemi di riferimento non cartesiani che richiedono
la riscrittura delle equazioni prognostiche in funzione del nuovo sistema di
coordinate e ciò sempre comporta una complicazione formale nelle struttura
delle equazioni.
Un altro problema da risolvere è la scelta della dimensionalità del modello.Anche
se la logica vorrebbe che il modello fosse tridimensionale, il tempo di calcolo
richiesto dall’integrazione delle equazioni differenziali del modello, più che proporzionale
con la dimensionalità del problema, a volte può consigliare scelte
diverse. Per esempio, se si sta studiando il PBL costiero, è ragionevole ritenere
che sia presente in un tale problema un certo grado di omogeneità lungo la direzione
parallela alla costa e quindi può essere consigliabile riscrivere le equazioni
del modello in modo tale da evidenziare esclusivamente la variabilità spaziale
lungo la direzione perpendicolare alla linea di costa e lungo la verticale.
Una volta selezionate le equazioni del modello ed il tipo di chiusura è indispensabile
una loro riscrittura adeguata con i metodi di risoluzione numerici che
inevitabilmente devono essere impiegati. Questo argomento è di una complessità
formidabile e non è il caso di trattarlo in questa sede. In Sozzi e al. (2002)
viene presentata un’introduzione elementare sull’argomento, mentre in Pielke
(2002) sono presentati dettagli molto più numerosi, anche se in una forma non
molto didattica.
2.10.2 Modelli diagnostici
Per modello di PBL diagnostico si intende una classe eterogenea di modelli che non
prevedono di descrivere l’evoluzione temporale delle variabili meteorologiche,
ma solo la loro distribuzione spaziale ad ogni istante di interesse sulla base di un
numero ridotto di leggi fisiche e soprattutto sulla base di un insieme sufficientemente
ricco di misure sperimentali. La sua applicazione principale (attualmente
molto estesa) è la preparazione dei campi meteorologici per i modelli di simulazione
della dispersione degli inquinanti in atmosfera di media ed alta complessità,
come i modelli a particelle Monte Carlo ed i modelli fotochimici di tipo