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

LA MICROMETEOROLOGIA E LA CAPACITA’ DISPERDENTE DELL’ATMOSFERA
euleriano nonché l’inizializzazione del campo di vento per i modelli prognostici di
PBL. La preferenza che viene data (quando possibile) a modelli di questo tipo deriva
dal fatto che essi sono molto più semplici e veloci rispetto ai modelli meteorologici
di tipo prognostico. In pratica, una volta disponibili delle misure meteorologiche
di vario genere nei pressi del suolo (normalmente entro il SL) e, possibilmente
anche il profilo verticale delle principali variabili medie (come il vettore
vento e la temperatura) in alcuni punti della zona che si intende indagare, un generico
modello di tipo diagnostico si occupa di ricostruire i dettagli spaziali dei vari
campi di interesse. La metodologia seguita dai differenti modelli diagnostici non è
generale e neppure consolidata e spesso si deve adattare alla tipologia di dati meteorologici
disponibili. Qui di seguito presenteremo i dettagli normalmente seguiti per
la ricostruzione:
• del campo tridimensionale del vento,
• del campo di temperatura e di umidità,
• del campo delle principali caratteristiche che definiscono la turbolenza atmosferica,
2.10.2.1 Ricostruzione del campo di vento a divergenza nulla
Una parte importante di un modello diagnostico del PBL è la ricostruzione del campo
tridimensionale del vento medio ad un dato istante sulla base della conoscenza di
misure realizzate all’istante considerato in alcuni punti della regione di interesse. L’idea
su cui si basano i vari modelli di campo di vento a divergenza nulla è la seguente:
• si consideri un istante t ed un dominio di calcolo spaziale in cui si è interessati a
determinare il campo di vento.Tale dominio, a priori qualsiasi, nelle applicazioni
pratiche viene normalmente definito come un parallelepipedo avente gli spigoli
orientati secondo il sistema di assi cartesiani usato in meteorologia, con base inferiore
posta alla quota del terreno (che per il momento possiamo considerare completamente
piatto) e con la base superiore posta ad una altezza H, solitamente
superiore alla massima estensione verticale del PBL;
• siano disponibili al tempo t N misure del vettore vento medio (di componenti u,
v e w) all’interno di un dominio di calcolo (nella pratica è difficile disporre di
valori per la componente verticale, che comunque nei pressi del suolo dovrà essere
prossima a zero);
• sia possibile ricostruire in ogni punto del dominio mediante un metodo interpolativo
(di cui si parlerà più avanti) il campo tridimensionale del vento (campo di
vento iniziale) in modo tale che in ogni punto del dominio sia noto il valore interpolato
del campo (u 0 ,v 0 ,w 0 );
• si cerchi quindi un nuovo campo di vento (u,v,w) che minimizzi la distanza dai
valori interpolati e che rispetti la legge della conservazione della massa.
Il problema così formulato ammette un’unica soluzione, una volta definito l’algoritmo
di interpolazione con cui si ottiene il campo iniziale. Dal punto di vista
matematico la sua risoluzione è stata presentata da diversi autori (Sherman, 1978,
Endlich e al.1982, Bernard e al. 1987, Ross e al. 1988, Ratto e al. 1994, Ishikawa
1994). Se con (u 0 ,v 0 ,w 0 ) si indica in un punto P del dominio le componenti del
vento ottenute per interpolazione dai dati misurati e con (u,v,w) il nuovo campo
che desideriamo individuare, è necessario che il funzionale:
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