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

LA MICROMETEOROLOGIA E LA CAPACITA’ DISPERDENTE DELL’ATMOSFERA
peratura (K):
da cui risulta come la densità dell'aria sia inversamente proporzionale alla temperatura
e direttamente proporzionale alla pressione. A livello del mare, con p pari a
1013.25 hPa e T pari a 288.15K, la densità dell'aria secca ρ a vale 1.225 kg m -3 .
Il calore specifico a pressione costante (C p ) è dato da (Garratt, 1992):
con C p in (J•kg -1 •K -1 ) e T in (K). Da essa si vede quanto poco questa variabile dipenda
dalla temperatura, per cui il valore 1005 J•kg -1 •K -1 è praticamente sempre corretto.
Come sarà evidente nel seguito, ha una notevole importanza nella pratica il prodotto
ρC p espresso come:
Nella realtà, l'aria del PBL non è mai secca: la presenza di nubi alla sua sommità ne
è un indizio evidente. La maggior parte dell'acqua allo stato gassoso entra nel PBL
attraverso l'evaporazione e la traspirazione. Il fenomeno dell'evaporazione ha luogo
quando una singola molecola di acqua, presente allo stato liquido sopra una superficie
liquida, acquista (per esempio a causa della radiazione solare incidente) sufficiente
energia cinetica da rompere il legame esistente tra le varie molecole presenti.
Quest’iniezione di energia conferisce alla molecola un moto che, se diretto verso
l'alto, le consente di lasciare lo specchio d'acqua e di mescolarsi con gli altri componenti
gassosi dell'aria. Per quanto riguarda, invece, la traspirazione, il meccanismo
è differente e riguarda l’acqua presente negli organismi viventi vegetali. Durante le
ore diurne, gli stomi delle foglie si aprono in risposta alla presenza di energia solare
incidente; se la tensione di vapore dell'acqua nelle le foglie supera la tensione di
vapore dell'acqua presente nell'aria, le molecole di acqua si muoveranno dalla zona
ad alta tensione di vapore (le foglie appunto) a quella a minore tensione di vapore
(l'atmosfera). Questi due processi spesso vengono indicati collettivamente col termine
evapotraspirazione.
Per quantizzare il vapor d'acqua in aria, si ipotizzi di eseguire un esperimento (in
realtà è ciò che avviene in uno strumento chiamato psicrometro).Si ponga una piccola
quantità di acqua liquida a diretto contatto con l'aria: la quantità di aria è tanto
grande che la sua temperatura, la sua umidità (cioè la concentrazione di vapor d'acqua)
e la sua pressione rimarranno praticamente inalterate durante le trasformazioni
che avverranno nel sistema. Si assuma inoltre che tali trasformazioni abbiano
luogo in modo adiabatico. Se l'aria e l'acqua sono inizialmente alla stessa temperatura,
l'evaporazione dell'acqua abbasserà la temperatura dell'acqua stessa, creando
così un gradiente termico e di conseguenza un flusso di calore dall'aria all'acqua.
La temperatura dell'acqua quindi si abbasserà finché il calore trasmessole dall'aria
non eguaglierà il flusso di calore di cui essa ha bisogno per la transizione di fase.
All'equilibrio, l'acqua avrà una temperatura T w (temperatura di bulbo umido) mentre
l'aria avrà ancora la sua temperatura originaria T d (temperatura di bulbo secco).
La tensione di vapore (e), è la pressione parziale (hPa) posseduta dal vapor d'acqua.Ad
una data temperatura la tensione di vapore non può normalmente superare un
valore di soglia, la tensione di saturazione (e s ), che dipende dalla temperatura dell'aria.
Sono state proposte molte relazioni empiriche che legano e s alla temperatura del-
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