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

CAPITOLO 4
MODELLI DI TIPO STAZIONARIO
La prima famiglia di modelli di simulazione della dispersione degli inquinanti in
aria che viene presa in considerazione è quella dei modelli stazionari.Tali modelli,
nonostante la diversità formale ed anche sostanziale che li caratterizza, hanno come
comune denominatore il fatto che operano per stati quasi-stazionari, cioè ipotizzano
che l’evoluzione temporale del fenomeno di dispersione sia costituita da una
sequenza continua e discreta di scenari temporali di durata sufficiente a rendere rappresentativa
la stima del valor medio della concentrazione (in pratica 15’÷60’)
durante i quali:
• il tasso di emissione delle varie sorgenti resta costante,
• le variabili meteorologiche e micrometeorologiche restano costanti nel tempo e
non variano in orizzontale, pur potendo variare con la quota,
• le sostanze emesse non presentano reazioni chimiche di ordine superiore al
primo.
In sostanza, tali ipotesi semplificative non sono molto differenti da quelle che
hanno condotto alla soluzione di base plume dell’equazione euleriana del trasporto
e della diffusione di un inquinante passivo. Proprio per le semplici ipotesi su cui si
basano, tali modelli richiedono ben poche informazioni per funzionare, sono concettualmente
molto semplici, il loro uso richiede un’esperienza modellistica limitata
e strumenti di calcolo facilmente disponibili e proprio per questo sono gli strumenti
adatti per stime di prima approssimazione. Da qui la loro celebrità che ha
portato a un loro uso intensivo, spesso scorretto perché al di fuori del loro reale
campo di applicazione. In questo capitolo verranno presentate con tutti i dettagli
possibili i due appartenenti principali di questa famiglia di modelli, con lo scopo di
chiarire le loro particolarità, i loro limiti e per consentire ai modellisti una loro corretta
e moderna implementazione.
4.1 IL MODELLO GAUSSIANO PLUME
Il modello Gaussiano Stazionario Plume (a pennacchio) è, in assoluto, il modello di
simulazione della dispersione degli inquinanti in atmosfera più semplice e più usato
nella pratica corrente, soprattutto per calcoli approssimati e di tipo ingegneristico.
E’ stato il primo ad essere usato negli Stati Uniti per prevedere l’impatto delle sorgenti
inquinanti sulla Qualità dell’Aria e, per lungo tempo, ha costituito lo strumento
progettuale più utilizzato nella pianificazione ambientale del territorio. La
sua semplicità, la sua facilità di programmazione e la sua intrinseca capacità ad
estendere il proprio ambito di previsione interiorizzando descrizioni semiempiriche
di fenomeni fisici anche molto complessi, ne fanno ancora oggi uno strumento
di analisi molto utile, soprattutto quando le informazioni meteorologiche disponibili
sono poco abbondanti.
I suoi fondamenti teorici possono essere ritrovati, almeno formalmente, sia nell'approccio
Euleriano sia in quello Lagrangiano, tuttavia, come sarà più chiaro nel seguito,
essi fanno solo da ossatura ad un edifico modellistico che, alla fine, è prevalentemente
di tipo semiempirico. In effetti la soluzione stazionaria dell'equazione base
dell'approccio Euleriano relativa ad una emissione di tipo puntuale e con tasso di
emissione stazionario porta, dopo l’adozione di un notevole numero di semplificazioni,
alla relazione (3.12d), o meglio alla (3.14), che descrive una dispersione degli
inquinanti nel PBL di tipo Gaussiano. Anche l'approccio Lagrangiano, quando
prende in considerazione emissioni continue in un fluido con statistica gaussiana,
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