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

TEORIA DI BASE DELLA DISPERSIONE DEGLI INQUINANTI IN ATMOSFERA
a causa dei vortici turbolenti (Fig.3.2c). Nella realtà il puff si troverà ad incontrare
vortici di diversa dimensione e quindi presenterà un comportamento pari alle
combinazioni dei tre comportamenti elementari indicati. Naturalmente,a tutto
ciò si somma un trasporto orizzontale medio causato dal movimento medio
delle masse d’aria.
Se invece di un’emissione istantanea, si considerasse un’emissione continua da un
punto, ciò che risulterà visibile sarà un pennacchio di inquinante (nel seguito indicato
col termine plume) sottovento al punto di emissione. Sperimentalmente è
possibile individuare alcune situazioni tipiche. Se la situazione è convettiva (vento
debole e forte soleggiamento), l’interazione tra il plume ed i vortici presenti, in
parte di piccola dimensione e di origine meccanica ed in parte di grande dimensione
e di origine convettiva, comporterà come risultato finale un plume, ondeggiante
sia sull’orizzontale che in verticale e che gradualmente aumenterà la propria
dimensione trasversale.Tale comportamento prende il nome di looping (si
veda per esempio la Fig.2.10). Se la situazione è quasi adiabatica (cioè caratterizzata
da venti di forte intensità e scarso soleggiamento), la turbolenza presente sarà
prevalentemente di tipo meccanico con vortici di piccole dimensioni e sostanzialmente
isotropi. Tali vortici verranno quindi inglobati entro il plume che si
espanderà a forma di cono sottovento al punto di emissione. Tale fenomeno
prende il nome di coning. Nelle situazioni notturne ad elevata stabilità (cielo sereno
e vento di debole intensità) i vortici turbolenti presenti saranno di origine
meccanica e prevalentemente orizzontali. La loro interazione col plume farà sì
che quest’ultimo presenti una dispersione maggiore in senso orizzontale, mentre
la dimensione verticale crescerà molto più lentamente. Questo comportamento
è del tutto congruente col fatto che in un PBL stabile i moti verticali vengono
sostanzialmente inibiti. Questo fenomeno prende il nome di fanning.
3.1.3 L’equazione euleriana per la concentrazione media.
Il modello euleriano, rappresentato dalla (3.2), è stato ottenuto dalla legge di conservazione
istantanea della specie i-esima. In un fluido turbolento, tutte le variabili
fisiche, sia meteorologiche che chimiche, variano nello spazio e nel tempo in
maniera apparentemente casuale, rendendo di fatto inapplicabile l’equazione di
bilancio (3.2). Per ottenere qualche risultato di utilità pratica è opportuno ripercorrere
la strada utilizzata nel Cap.2 per giungere al modello matematico del
PBL.Prima di iniziare questa discussione è opportuno fare alcune osservazioni.
Se nel modello istantaneo si trascura la diffusione molecolare, le reazioni chimiche
ed il termine di sorgente, la (3.2) si trasforma nella forma seguente:
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cioè la variazione istantanea della concentrazione c i di un generico inquinante in
un dato punto dello spazio varia nel tempo solo a causa del trasporto istantaneo operato
dall’aria del PBL.Tuttavia, se si adotta l’ipotesi di Reynolds,ogni singola componente
istantanea del vento può essere considerata la sovrapposizione di una
componente media (variabile con regolarità e lentamente nel tempo) e di una
fluttuazione all’apparenza casuale e dovuta a vortici di varie dimensioni.
Pertanto, alla luce di queste considerazioni, la (3.3) afferma che un puff rilasciato
in un punto subisce due tipi diversi di trasporto:
• un trasporto regolare dovuto alla velocità media del vento: l’aspetto di un pen-