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

LA MICROMETEOROLOGIA E LA CAPACITA’ DISPERDENTE DELL’ATMOSFERA
dimensioni finite, tanto piccolo da avere dimensioni trascurabili rispetto alle
dimensioni caratteristiche del dominio di indagine, ma sufficientemente grande
da contenere una porzione d’aria con caratteristiche chimico-fisiche omogenee.
Per descriverne il movimento nello spazio e nel tempo, è necessario adottare un
adeguato sistema di coordinate. Dato che nella maggior parte delle applicazioni
pratiche si considera un dominio di indagine con un'estensione verticale ridotta
(dell’ordine di 1÷2 km) ed una estensione orizzontale dell'ordine delle centinaia
di chilometri, non è normalmente necessario tener conto esplicitamente della
curvatura terrestre e quindi è sufficiente un normale sistema di riferimento cartesiano
ortogonale.A priori tale sistema potrebbe essere qualsiasi, tuttavia è comodo
adottarne uno tale che:
• l'asse x sia orientato nella direzione Est - Ovest (positivo verso Est),
• l'asse y sia orientato nella direzione Nord - Sud (positivo verso Nord),
• l'asse z sia orientato nella direzione Alto - Basso (positivo verso l'alto).
Questa scelta non è unica ed in certe situazioni risulteranno più comode scelte
differenti.
In questo contesto,un fluido risulta essere un’entità continua per la quale,in ogni
punto X(x,y,z;t) dello spazio-tempo, è definibile un vettore U(x,y,z;t), cioè un
campo di velocità. Nel caso del PBL la velocità del fluido (variabile vettoriale) prende
il nome di vettore vento, definita in modo univoco dalle componenti rispetto
agli assi coordinati (indicate come v x ,v y ,v z oppure u, v, w). In moltissime situazioni,
però, il vento viene anche descritto attraverso:
• il modulo del vettore U (o più spesso della sua proiezione sul piano orizzontale),
che prende il nome di velocità del vento. In pratica si ha che la velocità del
vento è definita come:
E’ normale trascurare nei pressi del suolo la componente verticale visto che spesso,
ma non sempre, tale componente è di molto inferiore alle componenti orizzontali,
specialmente quando si considerano valori medi su tempi sufficientemente
lunghi. Dal punto di vista delle unità di misura, si adotta sia per le singole
componenti del vettore vento che per la sua velocità l'unità (m •s-1 ).
• secondo le convenzioni aeronautiche si definisce direzione del vento la direzione da
cui spira il vento. Essa è 0° quando la direzione di provenienza è il Nord e questo
angolo cresce fino a 360°, in particolare è 90° quando il vento proviene da
Est, 180° quando proviene da Sud e 270° quando proviene da Ovest.
Matematicamente la direzione del vento si ottiene dalle componenti cartesiane
nel modo seguente:
dove:
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Un generico volume di controllo, posizionato nel punto P(x,y,z), contiene un
elevato numero di molecole in continua agitazione termica e quindi è definibi-