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

MODELLO LAGRANGIANO A PARTICELLE
Nel caso in cui la particella rappresenti l’emissione di un inquinante dotato di
galleggiamento,si vanno ad aggiungere due nuovi attributi alla lista di quelli già elencati
in precedenza:
- il flusso di galleggiamento (buoyancy flux)
- il flusso di quantità di moto (momentum flux)
Se poi, come spesso accade, si attribuisce un kernel gaussiano alla particella, inevitabilmente
si vengono ad aggiungere all’elenco altri tre attributi:
- la deviazione standard nell’orizzontale (σ h ) che controlla l’ingombro orizzontale
del kernel (si ricordi che normalmente si considera un’isotropia orizzontale),
- la deviazione standard in verticale (σ z ) che ne controlla la dimensione verticale,
- l’età della particella, cioè il tempo trascorso dalla sua emissione.
L’architettura generale di ogni modello lagrangiano a particelle è sostanzialmente
quella proposta in Fig.7.12. Inizialmente il modello acquisisce le informazioni
generali per il proprio funzionamento, cioè:
- le caratteristiche del dominio di calcolo. Se si immagina di considerare un territorio
privo di orografia significativa, il dominio di calcolo sarà costituito da un
parallelepipedo di cui si forniscono le coordinate dell’angolo SW, la sua estensione
massima in direzione x (direzione Est), la sua estensione massima in direzione
y (direzione Nord), la sua estensione verticale convenientemente superiore
alla massima estensione verticale prevista per il PBL.
- le caratteristiche della griglia di calcolo. Ciò si riduce nel definire il numero di nodi
n x , n y , n z nelle tre direzioni. Il reticolo di calcolo sarà quindi costituito da n x. n y.
n z. nodi, separati da ∆x=L x /(n x -1), ∆y=L y /(n y -1), ∆z=L z /(n z -1) rispettivamente
nelle tre direzioni x, y, z (con L x , L y e L z si è indicata l’estensione del dominio
secondo x,y,z rispettivamente).
- il tempo di mediazione, inteso come il tempo tra due disponibilità consecutive di
informazioni meteorologiche e micrometeorologiche. Spesso il tempo di
mediazione rappresenta anche il tempo che intercorre tra differenti stime della
dispersione spaziale della concentrazione dell’inquinante.
- il numero di sottointervalli temporali impiegati per integrare le tre equazioni di
Langevin. Per esempio se il tempo di mediazione è pari a 3600s e si richiedono
360 sottointervalli, il valore di ∆t impiegato nella versione discreta dell’equazione
di Langevin è pari a 10s. Ciò significa che le varie particelle si muoveranno
360 volte prima che i differenti campi meteorologici e micrometeorologici
mutino.
Successivamente il modello deve acquisire le caratteristiche statiche delle sorgenti
emittenti (quelle caratteristiche che non mutano nel tempo):
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- il tipo di emissione (sorgente puntuale, area, lineare, volumetrica),
- la posizione geografica ed altre caratteristiche di emissione (se necessario),
- la quota di emissione,
- le modalità di emissione dell’inquinante, come per esempio la velocità di emissione
dei fumi e la loro temperatura.