la micrometeorologia e la dispersione degli inquinanti ... - ARPA Lazio
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MODELLI DI TIPO STAZIONARIO • quando P=0, l'altezza di livellamento è: • quando P=1,non ha più senso parlare di altezza di livellamento,visto che il plume è penetrato completamente e non agisce più all'interno del PBL; • nei casi intermedi si può porre che: Quella precedente è la relazione proposta da Briggs, mentre Weil e Brower hanno proposto una nuova relazione, identica nei casi limite, ma un poco differente nei casi intermedi: Per concludere, è necessario specificare altri due elementi. Il primo è la determinazione della distanza sottovento in corrispondenza della quale si ha il livellamento del plume data da: L'ultima questione è come evolve la traiettoria del baricentro del plume per distanze sottovento inferiori a x max .Tutti i ricercatori sono concordi nel fatto che tale evoluzione è comunque data dalla solita legge dei 2/3 cioè dalla (4.39c). 4.1.3.6 Un semplice algoritmo per la stima dell'innalzamento del pennacchio I paragrafi precedenti hanno illustrato i metodi, in parte teorici ed in parte semiempirici, per la stima dell'innalzamento del pennacchio. Nonostante la notevole semplificazione imposta alla trattazione, il quadro che ne emerge è piuttosto complesso e non è facile definire una strategia praticamente attuabile in un programma di calcolo Gaussiano Stazionario. In effetti sono state molte le strategie attuate nei vari modelli dispersivi che vengono normalmente impiegati in pratica. Come guida, in questo paragrafo viene illustrato quello impiegato nella maggior parte dei modelli US-EPA ed in particolare quello utilizzato dal codice ISC3 (US- EPA, 1995) che, come vedremo, è attualmente uno dei principali codici Gaussiani Plume di riferimento. Il primo passo consiste nella verifica della necessità o meno di tener conto dell'effetto di scia indotto dalla struttura fisica della ciminiera sul pennacchio (stack-tip downwash). Per fare ciò viene adottata la strategia di Briggs secondo la quale, se il rapporto tra velocità di uscita dei fumi dalla ciminiera e velocità del vento a quota camino è superiore a 1.5, allora il pennacchio non viene influenzato dall'effetto di scia, altrimenti per i calcoli successivi dovrà essere presa in considerazione un'altezza ridotta del camino data dalla relazione (4.33). Questa altezza ridotta sostituirà a tutti gli effetti l'altezza fisica del pennacchio. Il secondo passo della metodologia consiste nel decidere se nel pennacchio che si sta considerando prevalga il galleggiamento termico o il flusso di quantità di moto.Per fare ciò, dopo aver calcolato il flusso di galleggiamento e quello di quantità di moto secondo la definizione data, viene definita una strategia che impiega le varie relazioni presentate nei paragrafi precedenti. Più precisamente, se si è in condizioni convettive o adiabatiche si procede individuando una differenza di temperatura (differenza di tem- 255
MODELLI DI TIPO STAZIONARIO peratura critica) così definita: Se, invece, si è in condizioni stabili, la differenza di temperatura critica è data da: Un pennacchio è dominato dal galleggiamento se: altrimenti chi prevale è la quantità di moto. ⇒ Se prevale il galleggiamento, l'innalzamento finale del pennacchio e la distanza sottovento a cui ciò avviene è dato da: • in condizioni convettive e adiabatiche: Alcuni modelli gaussiani, invece di adottare la relazione precedente, valida a rigore in situazioni molto prossime all’adiabaticità, preferiscono adottare per l’innalzamento finale del pennacchio la relazione seguente, meno sensibile alla velocità media del vento e riportata in Briggs (1984): Tale altezza di equilibrio verrà raggiunta dal plume a distanze sottovento superiori a: Alcuni modelli nelle situazioni circa adiabatiche per il calcolo dell’altezza di equilibrio del pennacchio preferiscono sostituire alla (4.59a) la più recente correlazione proposta da Briggs (1984) e data da: che verrà raggiunta dal pennacchio a distanze sottovento superiori a: In queste relazione con h s si è indicata l’altezza fisica del camino, eventualmente diminuita a causa dello stack-tip downwash. • in condizioni stabili: ⇒ Se, viceversa, prevale la quantità di moto, si ha che: • in condizioni convettive e adiabatiche: 256
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• quando P=1,non ha più senso par<strong>la</strong>re di altezza di livel<strong>la</strong>mento,visto che il plume<br />
è penetrato completamente e non agisce più all'interno del PBL;<br />
• nei casi intermedi si può porre che:<br />
Quel<strong>la</strong> precedente è <strong>la</strong> re<strong>la</strong>zione proposta da Briggs, mentre Weil e Brower hanno<br />
proposto una nuova re<strong>la</strong>zione, identica nei casi limite, ma un poco differente nei<br />
casi intermedi:<br />
Per concludere, è necessario specificare altri due elementi. Il primo è <strong>la</strong> determinazione<br />
del<strong>la</strong> distanza sottovento in corrispondenza del<strong>la</strong> quale si ha il livel<strong>la</strong>mento del plume<br />
data da:<br />
L'ultima questione è come evolve <strong>la</strong> traiettoria del baricentro del plume per distanze<br />
sottovento inferiori a x max .Tutti i ricercatori sono concordi nel fatto che tale<br />
evoluzione è comunque data dal<strong>la</strong> solita legge dei 2/3 cioè dal<strong>la</strong> (4.39c).<br />
4.1.3.6 Un semplice algoritmo per <strong>la</strong> stima<br />
dell'innalzamento del pennacchio<br />
I paragrafi precedenti hanno illustrato i metodi, in parte teorici ed in parte<br />
semiempirici, per <strong>la</strong> stima dell'innalzamento del pennacchio. Nonostante <strong>la</strong> notevole<br />
semplificazione imposta al<strong>la</strong> trattazione, il quadro che ne emerge è piuttosto<br />
complesso e non è facile definire una strategia praticamente attuabile in un programma<br />
di calcolo Gaussiano Stazionario. In effetti sono state molte le strategie<br />
attuate nei vari modelli dispersivi che vengono normalmente impiegati in pratica.<br />
Come guida, in questo paragrafo viene illustrato quello impiegato nel<strong>la</strong> maggior<br />
parte dei modelli US-EPA ed in partico<strong>la</strong>re quello utilizzato dal codice ISC3 (US-<br />
EPA, 1995) che, come vedremo, è attualmente uno dei principali codici Gaussiani<br />
Plume di riferimento.<br />
Il primo passo consiste nel<strong>la</strong> verifica del<strong>la</strong> necessità o meno di tener conto dell'effetto di<br />
scia indotto dal<strong>la</strong> struttura fisica del<strong>la</strong> ciminiera sul pennacchio (stack-tip downwash).<br />
Per fare ciò viene adottata <strong>la</strong> strategia di Briggs secondo <strong>la</strong> quale, se il rapporto tra<br />
velocità di uscita dei fumi dal<strong>la</strong> ciminiera e velocità del vento a quota camino è<br />
superiore a 1.5, allora il pennacchio non viene influenzato dall'effetto di scia, altrimenti<br />
per i calcoli successivi dovrà essere presa in considerazione un'altezza ridotta<br />
del camino data dal<strong>la</strong> re<strong>la</strong>zione (4.33). Questa altezza ridotta sostituirà a tutti gli<br />
effetti l'altezza fisica del pennacchio.<br />
Il secondo passo del<strong>la</strong> metodologia consiste nel decidere se nel pennacchio che si sta<br />
considerando prevalga il galleggiamento termico o il flusso di quantità di moto.Per fare ciò,<br />
dopo aver calco<strong>la</strong>to il flusso di galleggiamento e quello di quantità di moto secondo<br />
<strong>la</strong> definizione data, viene definita una strategia che impiega le varie re<strong>la</strong>zioni<br />
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