la micrometeorologia e la dispersione degli inquinanti ... - ARPA Lazio
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MODELLI DI TIPO STAZIONARIO dove l’angolo ξ (in radianti) vale: 4.1.5.2 Sorgenti Area Le sorgenti area sono normalmente impiegate per rappresentare gruppi di piccole sorgenti punto più o meno contigue, specialmente quando tali sorgenti sono di fatto mischiate tra loro dagli effetti di distorsione dovuti alla presenza di edifici. In questa sede non si considera la situazione di tante sorgenti area contigue, situazione tipica nella modellizzazione delle aree urbane, ma solo situazioni in cui siano presenti sorgenti area più o meno isolate. Il modo consueto con cui vengono modellizzate le sorgenti area è quello di prendere come modello di riferimento il modello Gaussiano Plume per sorgenti punto e vedere l'area che emette inquinante come un insieme infinito di sorgenti puntuali. Questo modo di procedere preclude quasi sempre l'individuazione di una relazione analitica che esprima la concentrazione derivante da una sorgente area in un punto, pertanto si è sempre cercato di individuare metodi approssimati per diminuire la difficoltà del problema (Rote,1980). Un modello molto interessante è quello proposto da Atkinson e al.,(1997). Per prima cosa si consideri la Fig.4.16 in cui è rappresentata una sorgente area di forma rettangolare ed un sistema di riferimento cartesiano ortogonale con l’asse x orientato lungo la direzione del vento. Fig.4.16: sorgente area e suo sistema di riferimento. Senza entrare nei dettagli, la concentrazione in un punto R(x,y) causata dalla sorgente area, può essere determinata da: 267
MODELLI DI TIPO STAZIONARIO dove Q è il tasso di emissione della sorgente area (g •s•m-2 ),p 1 = y 1 / σ y e p 2 = y 2 /σ y . Le funzioni e(p 1 ) ed e(p 2 ) sono date dalle relazioni seguenti: di cui si hanno ottime funzioni approssimanti (si veda per esempio Abramowitz e Stegun, 1972). La funzione f(x) presenta forme diverse a seconda della stabilità atmosferica. In situazioni stabili o con altezza di rimescolamento estremamente elevata si ha che: dove H è la quota di emissione. In situazioni convettive, invece, e per distanze sottovento tali che σ 1 > 1.6z i , si ha che: Nelle situazioni convettive e a distanze sottovento tali che σ z < 1.6z i vale la relazione seguente in cui sono previste le riflessioni multiple sia al suolo che all’altezza di rimescolamento: La sommatoria presente nella relazione precedente converge rapidamente. In pratica è sufficiente considerare solo l’indice N tra –4 ÷ +4. Questo metodo si è dimostrato estremamente accurato, anche se non è completamente analitico. 4.1.5.3 Sorgenti Volume Una sorgente di questo tipo è un volume che complessivamente emette uno o più inquinanti.Tale volume può essere localizzato sia a livello del suolo che ad una certa altezza al di sopra di esso. La maniera consueta di modellizzarlo consiste nel considerarlo una sorgente puntiforme con un pennacchio allargato già all'origine.Per fare ciò si ipotizza in realtà che la sorgente volume sia il risultato di una sorgente puntiforme ideale posta sopravvento che, nel punto in cui è localizzato il baricentro del volume, presenti un pennacchio di una dimensione proporzionale al volume stesso. In pratica si devono determinare: • i parametri di dispersione iniziali del pennacchio della sorgente virtuale, proporzionali alle dimensioni della sorgente volume; • le distanze sopravvento di tale sorgente virtuale. 268 Consideriamo inizialmente il problema della determinazione dei parametri di dispersione iniziali. Si consideri la direzione di provenienza del vento e sia L la dimensione caratteristica del volume (visto come un parallelepipedo) trasversal-
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MODELLI DI TIPO STAZIONARIO<br />
dove Q è il tasso di emissione del<strong>la</strong> sorgente area (g •s•m-2 ),p 1 = y 1 / σ y e p 2 = y 2 /σ y .<br />
Le funzioni e(p 1 ) ed e(p 2 ) sono date dalle re<strong>la</strong>zioni seguenti:<br />
di cui si hanno ottime funzioni approssimanti (si veda per esempio Abramowitz<br />
e Stegun, 1972).<br />
La funzione f(x) presenta forme diverse a seconda del<strong>la</strong> stabilità atmosferica. In<br />
situazioni stabili o con altezza di rimesco<strong>la</strong>mento estremamente elevata si ha che:<br />
dove H è <strong>la</strong> quota di emissione. In situazioni convettive, invece, e per distanze<br />
sottovento tali che σ 1 > 1.6z i , si ha che:<br />
Nelle situazioni convettive e a distanze sottovento tali che σ z < 1.6z i vale <strong>la</strong> re<strong>la</strong>zione<br />
seguente in cui sono previste le riflessioni multiple sia al suolo che all’altezza<br />
di rimesco<strong>la</strong>mento:<br />
La sommatoria presente nel<strong>la</strong> re<strong>la</strong>zione precedente converge rapidamente. In<br />
pratica è sufficiente considerare solo l’indice N tra –4 ÷ +4. Questo metodo si<br />
è dimostrato estremamente accurato, anche se non è completamente analitico.<br />
4.1.5.3 Sorgenti Volume<br />
Una sorgente di questo tipo è un volume che complessivamente emette uno o<br />
più <strong>inquinanti</strong>.Tale volume può essere localizzato sia a livello del suolo che ad una<br />
certa altezza al di sopra di esso. La maniera consueta di modellizzarlo consiste nel<br />
considerarlo una sorgente puntiforme con un pennacchio al<strong>la</strong>rgato già all'origine.Per fare<br />
ciò si ipotizza in realtà che <strong>la</strong> sorgente volume sia il risultato di una sorgente puntiforme<br />
ideale posta sopravvento che, nel punto in cui è localizzato il baricentro<br />
del volume, presenti un pennacchio di una dimensione proporzionale al volume<br />
stesso. In pratica si devono determinare:<br />
• i parametri di <strong>dispersione</strong> iniziali del pennacchio del<strong>la</strong> sorgente virtuale, proporzionali<br />
alle dimensioni del<strong>la</strong> sorgente volume;<br />
• le distanze sopravvento di tale sorgente virtuale.<br />
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Consideriamo inizialmente il problema del<strong>la</strong> determinazione dei parametri di<br />
<strong>dispersione</strong> iniziali. Si consideri <strong>la</strong> direzione di provenienza del vento e sia L <strong>la</strong><br />
dimensione caratteristica del volume (visto come un parallelepipedo) trasversal-