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

LA MICROMETEOROLOGIA E LA CAPACITA’ DISPERDENTE DELL’ATMOSFERA
le ad ogni istante una temperatura dell'aria T, cioè la funzione T(x,y,z;t) (normalmente
misurata in gradi Kelvin).Va sottolineato che nella descrizione del PBL vengono
spesso impiegate anche definizioni differenti di temperatura, come si vedrà
nel seguito.
Per un generico volume di controllo si definisce pressione p la forza per unità di
superficie che agisce perpendicolarmente alla superficie esterna del volume stesso.
L'unità di misura più usata in Micrometeorologia è il chiloPascal (kPa) e l’ectoPascal
(hPa, numericamente equivalente ai mbar). In condizioni standard e al livello del
mare, la pressione atmosferica è pari a 1013.25 hPa. In atmosfera la pressione è isotropica,
cioè in un dato punto essa è uguale in ogni direzione ed è la conseguenza
del peso dell’aria sovrastante: più ci si innalza, meno numerose sono le molecole
presenti nella colonna d’aria sovrastante il punto in considerazione, cosa che determina
una diminuzione della pressione con la quota pressoché esponenziale e dipendente
dalla temperatura. Una relazione approssimata che esprime tale variazione è
la seguente:
in cui p 0 è la pressione al livello del mare, T è la temperatura (K) e z è la quota in
metri. Come ordine di grandezza per calcoli rapidi ed approssimati, si ricordi che
nel PBL si ha una riduzione di pressione con la quota pari a circa 10 hPa per ogni
innalzamento di 100 metri.
2.1.1.2 Le caratteristiche dell'aria secca e dell’aria umida
Quando nel PBL è assente il vapor d'acqua, si è in presenza di aria secca. Essa è una
miscela di vari costituenti gassosi la cui composizione è in continuo cambiamento
nello spazio e nel tempo. Questa affermazione, vera in generale, ha comunque bisogno
di alcune spiegazioni. Nell'aria sono presenti alcuni gas (gas permanenti) la cui
concentrazione non cambia apprezzabilmente nel tempo. I principali gas di questo
tipo sono l'Azoto (N 2 ), che rappresenta in volume il 78% dell'intera aria secca, e
l'Ossigeno (O 2 ), che rappresenta circa il 21% dell'aria secca. In pratica l'aria secca è
rappresentata dalla miscela di questi due gas a cui si affiancano altri costituenti gassosi
come i gas nobili Argon (Ar), Neon (Ne), Elio (He) e Xeno (Xe) e Idrogeno (H 2 ).
Dato che la quasi totalità dell'aria secca è rappresentata dalla miscela di un numero
ridotto di gas permanenti, non ci si aspetta che la sua composizione vari significativamente
nello spazio e nel tempo.Tuttavia, se si considera la sua composizione
con maggior attenzione, si nota come in essa siano presenti numerose altre
sostanze chimiche che, sebbene in concentrazioni estremamente ridotte, possono
influenzare notevolmente la vita del pianeta. In genere, tali sostanze sono il risultato
delle attività umane, soprattutto di quelle industriali, e spesso la loro presenza più
o meno marcata nei vari punti del globo viene indicata genericamente come inquinamento
atmosferico.
Un’importante famiglia di queste sostanze è costituita dai gas responsabili dell’assorbimento
della radiazione ad onda lunga emessa dalla superficie terrestre, noti
come gas serra, il cui rappresentante principale è il Biossido di Carbonio (CO 2 ),
anche se svolgono un’azione rilevante il Metano (CH 4 ), l’Ossido Nitroso (N 2 O) ed
in misura minore l’Ozono (O 3 ).
Un’altra importante famiglia è quella dei Clorofluorocarburi (CFC) che svolge un
ruolo determinante nei processi di distruzione della fascia di Ozono stratosferico:
35