la micrometeorologia e la dispersione degli inquinanti ... - ARPA Lazio
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MODELLI DI TIPO STAZIONARIO Una metodologia all’apparenza molto diversa è stata adottata dal gruppo di ricerca danese che, prendendo sempre come riferimento di base la (4.11b) ed esprimendo con relazioni di Similarità la deviazione standard della componente verticale del vento (che questa volta varia con la quota), è giunto ad esprimere direttamente la deviazione standard della dispersione sulla verticale senza passare esplicitamente dalla Teoria di Taylor. In pratica essi propongono la procedura seguente: • nelle situazioni convettive si ha che la deviazione standard verticale risulta determinata da due contributi, uno meccanico ed un altro convettivo, in modo tale che: Il contributo convettivo è dato da: mentre il contributo meccanico è dato da: • nelle situazioni stabili il contributo convettivo è assente e la relazione proposta è la seguente: Queste relazioni sono notevolmente più complesse rispetto a quelle presentate in precedenza, ma in esse sono presenti tutte le variabili che caratterizzano la dinamica sia del PBL che del plume.Va inoltre notato che in esse compare il tempo t che, nel caso stazionario che stiamo trattando, risulta pari a x/U. Metodologia basata su relazioni semiempiriche. Gran parte delle attività sperimentali promosse nell’ambito dello studio della dispersione degli inquinanti nel PBL sono state finalizzate all’ottenimento di dati utili alla formulazione di relazioni semiempiriche per descrivere le due deviazioni standard della dispersione in funzione delle Classi di Stabilità Atmosferica e della distanza sottovento. Tale dipendenza implica che le relazioni semiempiriche dedotte siano strettamente legate allo schema usato nelle campagne sperimentali per definire le Classi di Stabilità. Ciò comporta che quando si impiega un modello Gaussiano Plume,dovrebbe essere garantita la congruenza tra la definizione di Classe di Stabilità e le relazioni semiempiriche usate. Molte sono state le relazioni proposte dai vari ricercatori ma, nella pratica modellistica corrente, solo due vengono usate veramente.Va comunque ricordato che tali correlazioni si possono ritenere valide per distanze sottovento comprese tra 100 metri e 10 - 20 km. 239
MODELLI DI TIPO STAZIONARIO ⇒ Relazioni di Pasquill Gifford. Le più note ed usate sono le relazioni di Pasquill Gifford che derivano dai dati raccolti nella campagna sperimentale di Prairie Grass. Durante tale campagna furono effettuate emissioni di un tracciante e venne caratterizzata la distribuzione spaziale, al livello del suolo, della sua concentrazione. Le limitazioni più evidenti di tale campagna risiedono nel fatto che il tracciante impiegato era stato emesso per un periodo di 10 minuti, che la rugosità superficiale del territorio sede dell’esperimento era molto ridotta (circa 1 cm), che il tracciante era stato emesso a livello del suolo, che il tempo di mediazione nella misura delle concentrazioni era pari a 3 minuti e che la distanza sottovento a cui si spingevano le osservazioni non superava gli 800 metri. Nonostante tutte queste limitazioni e dopo ulteriori elaborazioni, furono prodotti da Turner (1970) dei grafici che mettevano in relazione le due deviazioni standard con la distanza sottovento in funzione delle Classi di Stabilità Atmosferica (ricavate mediante gli schemi proposti da Pasquill- Turner). Da tali rappresentazioni grafiche sono state poi dedotte delle relazioni analitiche per consentire la loro semplice interiorizzazione in programmi di calcolo. Una delle relazioni analitiche più usata nella pratica è quella proposta da Green e al. (1980) e descritta dalle relazioni seguenti: dove le varie costanti presenti sono contenute in Tab.4.2, mentre in Fig.4.7 è presentato l’andamento con la distanza sottovento della deviazione standard orizzontale e verticale, in funzione della Classe di Stabilità Atmosferica. Tab.4.2: costanti delle relazioni di Green. Come detto, tali correlazioni fanno riferimento a tempi di mediazione di pochi minuti. Nelle applicazioni modellistiche, tuttavia, è quasi sempre necessario considerare tempi di mediazioni più lunghi (tipicamente un’ora). Anche se a volte tali relazioni vengono applicate direttamente, sarebbe necessario applicare, almeno al parametro di dispersione orizzontale, la correzione: dove σ y0 è la deviazione standard dedotta dalla (4.20),τ è il tempo di mediazione e r è un parametro che dipende dalla Classe di Stabilità nel modo indicato in Tab.4.3. 240
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MODELLI DI TIPO STAZIONARIO<br />
Una metodologia all’apparenza molto diversa è stata adottata dal gruppo di ricerca<br />
danese che, prendendo sempre come riferimento di base <strong>la</strong> (4.11b) ed esprimendo<br />
con re<strong>la</strong>zioni di Simi<strong>la</strong>rità <strong>la</strong> deviazione standard del<strong>la</strong> componente verticale<br />
del vento (che questa volta varia con <strong>la</strong> quota), è giunto ad esprimere direttamente<br />
<strong>la</strong> deviazione standard del<strong>la</strong> <strong>dispersione</strong> sul<strong>la</strong> verticale senza passare esplicitamente<br />
dal<strong>la</strong> Teoria di Taylor. In pratica essi propongono <strong>la</strong> procedura seguente:<br />
• nelle situazioni convettive si ha che <strong>la</strong> deviazione standard verticale risulta determinata<br />
da due contributi, uno meccanico ed un altro convettivo, in modo tale che:<br />
Il contributo convettivo è dato da:<br />
mentre il contributo meccanico è dato da:<br />
• nelle situazioni stabili il contributo convettivo è assente e <strong>la</strong> re<strong>la</strong>zione proposta è<br />
<strong>la</strong> seguente:<br />
Queste re<strong>la</strong>zioni sono notevolmente più complesse rispetto a quelle presentate in<br />
precedenza, ma in esse sono presenti tutte le variabili che caratterizzano <strong>la</strong> dinamica<br />
sia del PBL che del plume.Va inoltre notato che in esse compare il tempo t che,<br />
nel caso stazionario che stiamo trattando, risulta pari a x/U.<br />
Metodologia basata su re<strong>la</strong>zioni semiempiriche.<br />
Gran parte delle attività sperimentali promosse nell’ambito dello studio del<strong>la</strong> <strong>dispersione</strong><br />
<strong>degli</strong> <strong>inquinanti</strong> nel PBL sono state finalizzate all’ottenimento di dati<br />
utili al<strong>la</strong> formu<strong>la</strong>zione di re<strong>la</strong>zioni semiempiriche per descrivere le due deviazioni<br />
standard del<strong>la</strong> <strong>dispersione</strong> in funzione delle C<strong>la</strong>ssi di Stabilità Atmosferica e del<strong>la</strong><br />
distanza sottovento. Tale dipendenza implica che le re<strong>la</strong>zioni semiempiriche<br />
dedotte siano strettamente legate allo schema usato nelle campagne sperimentali<br />
per definire le C<strong>la</strong>ssi di Stabilità. Ciò comporta che quando si impiega un modello<br />
Gaussiano Plume,dovrebbe essere garantita <strong>la</strong> congruenza tra <strong>la</strong> definizione di<br />
C<strong>la</strong>sse di Stabilità e le re<strong>la</strong>zioni semiempiriche usate.<br />
Molte sono state le re<strong>la</strong>zioni proposte dai vari ricercatori ma, nel<strong>la</strong> pratica modellistica<br />
corrente, solo due vengono usate veramente.Va comunque ricordato che tali<br />
corre<strong>la</strong>zioni si possono ritenere valide per distanze sottovento comprese tra 100<br />
metri e 10 - 20 km.<br />
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