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

MODELLI DI DISPERSIONE DI TIPO PUFF
312
nello spazio e nel tempo, che ne determina il trasporto. Da questo punto di vista,
nel puff è necessario individuare un punto di riferimento che altro non è che il
suo baricentro (o centroide) P B (x,y,z,t) ed il trasporto del puff sarà quindi completamente
descritto dalla traiettoria del proprio baricentro nello spazio;
• questa particella di aria, cioè il puff, durante la sua vita varierà di dimensione.
Ciò, come già descritto al Capitolo 3, deriva dall’interazione di questa porzione
marcata di aria con i vortici presenti nel PBL. In particolare, i vortici di
maggior dimensione altereranno prevalentemente la traiettoria del baricentro
del puff, mentre i vortici di dimensioni medie e piccole verranno progressivamente
inglobati all’interno della particella producendo, da un lato, un suo
aumento dimensionale e, dall’altro, una diminuzione di concentrazione di
inquinante. I modelli puff classici, in generale, ignorano l’azione dei vortici di
grandi dimensioni, mentre tengono conto dell’azione di quelli a dimensione
media e piccola, ipotizzando una diffusione turbolenta del puff stesso che determina
un suo aumento dimensionale.
In pratica, un generico Modello Puff segue e studia l’evoluzione nello spazio e
nel tempo di ogni puff emesso da ciascuna sorgente presente in un dato dominio
di calcolo, calcolando la traiettoria del baricentro di ciascuno e la rispettiva
diffusione turbolenta.
L’elemento principale di questo tipo di modello è dunque il puff che è quindi
un’entità astratta caratterizzata dagli elementi seguenti:
• un baricentro che rappresenta il punto caratteristico (di riferimento) di questa
struttura, l’elemento che evolve nel tempo in termini rigorosamente deterministici,
trasportato rigidamente dal campo medio tridimensionale del vento;
• una condizione iniziale di moto, che rappresenta le modalità con cui il puff è
stato emesso dalla sorgente. In pratica queste condizioni si riducono ad una
velocità ascensionale determinata dal galleggiamento dovuto alla differente
temperatura (e/o densità) posseduta dal gas emesso rispetto alla temperatura
dell’aria circostante ed alla velocità vera e propria di emissione.Tali condizioni
verranno progressivamente dimenticate dal puff con l’aumentare dell’età a causa
del fatto che, progredendo il tempo, si realizzerà un progressivo inglobamento
dell’aria ambiente entro il puff con una conseguente e progressiva perdita di
identità del puff stesso.
• una sua caratteristica struttura dimensionale. E’qui che le similitudini tra il
concetto di particella di aria usata in meteorologia e puff cessano. In realtà si
ipotizza che il puff non sia un’entità delimitata con precisione, ma piuttosto
un’entità tridimensionale (che potremmo immaginarci come un ellissoide)
che, rispetto ad un sistema di assi cartesiani ortogonali centrati sul baricentro e
con l’asse x diretto nella direzione del vento medio locale, presenta una concentrazione
di inquinante distribuita (secondo la teoria classica dei puff) secondo
una gaussiana in ognuna delle direzioni coordinate con concentrazione
massima nel baricentro. In questo senso, la dimensione fisica del puff è sempre
infinita, anche se la maggior parte dell’inquinante costituisce una sorta di
nuvola ellissoidale centrata attorno al baricentro. Inizialmente tale nuvola è
molto densa attorno al baricentro, poi col tempo avviene l’interazione coi vortici
del PBL e quindi un progressivo inglobamento di aria ambiente che
aumenta la deviazione standard delle tre distribuzioni gaussiane e quindi rea-