la micrometeorologia e la dispersione degli inquinanti ... - ARPA Lazio
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05.01.2015 Views

MODELLI PER SITUAZIONI PARTICOLARI Va notato che spesso i canyon che si incontrano in una realtà urbana sono di tipo asimmetrico. In questo caso si ha un canyon step-up quando la fila di edifici sul lato leeward è più alta di quella sul alto winward ed un canyon step-down quando ad essere più elevata è la fila di edifici sul lato winward. Il campo di moto dell’aria all’interno del canyon è determinato: • dalle caratteristiche geometriche del canyon (i fattori di forma), • dal valore della velocità media del vento al di sopra degli edifici, • dalla direzione di provenienza del vento al di sopra degli edifici, • dal bilancio energetico che si viene a creare all’interno del canyon. L’angolo tra la direzione del vento nell’aria libera sovrastante e l’asse del canyon condiziona la circolazione locale che presumibilmente si viene ad instaurare al suo interno. Sono possibili diverse situazioni. Vento perpendicolare al canyon. Si parla di vento perpendicolare al canyon quando tra l’asse dello stesso e la direzione del vento si ha un angolo non inferiore a 30°. Questa situazione è stata molto studiata (DePaul e Sheih 1985, 1986; Nakamura e Oke, 1988; Oke, 1988; Yamartino e Wiegard, 1986). In particolare, quando la velocità del vento è superiore a 1.5 m•s -1 , si possono avere tre differenti regimi di moto a seconda del fattore di forma del canyon: • isolated roughness flow: quando il canyon è largo (W/H>2.5) o, che è lo stesso, quando gli edifici del tessuto urbano risultano sufficientemente spaziati, essi agiscono essenzialmente come elementi isolati di rugosità, dato che l’aria si muove ad una sufficiente distanza sottovento prima di incontrare il prossimo ostacolo. • wake interference flow: quando il canyon risulta meno largo (1.538 ≤W/H < 2.5) il flusso d’aria, distorto dalla prima file di edifici incontrati, ha una distanza sottovento insufficiente per riaggiustarsi prima di incontrare la successiva fila di edifici ed il risultato è la risultante dell’interferenza delle due scie presenti. • skimming flow: (W/H ≤ 1.538) in caso di fattore di forma superiore a 1 il flusso d’aria esterno al canyon sfiora la sommità del canyon senza entrarci direttamente, determinando entro il canyon un moto d’aria quasi indipendente dall’esterno. Quando si è in skimming flow,è possibile che siano presenti uno o più vortici a seconda del fattore di forma del canyon. In particolare si ha la presenza di un solo vortice quando W/H risulta superiore a 0.63. Quando W/H risulta inferiore a tale valore e superiore a 0.33 il vortice originario sposta la propria base inferiore dal suolo e nello spazio che così si libera viene ad instaurarsi un vortice secondario che ruota nel verso opposto al vortice principale. Mentre il vortice principale è mantenuto attivo dal flusso d’aria sovrastante il canyon, il vortice secondario è mantenuto attivo dal movimento del vortice principale. Se però W/H risulta inferiore a 0.33 nel canyon si vengono ad instaurare tre vortici sovrapposti ognuno rotante in senso inverso rispetto a quello direttamente sopra. In Fig.9.3 sono riportate le linee di flusso relative a differenti situazioni ottenute da Jeong e Andrews (2002) impiegando un modello numerico. Dalla simulazione numerica citata emergono altre informazioni di notevole importanza. In primo luogo si consideri la Fig.9.4. Oltre ad evidenziare gli intervalli dei valori del fattore di forma in cui vengono ad instaurarsi uno, due o tre vortici, si 389

MODELLI PER SITUAZIONI PARTICOLARI individua anche la posizione z/H relativa al centroide di ciascun vortice, se esistente. Più in particolare si ha che la quota in cui si colloca il centroide del vortice inferiore (z b ), di quello mediano (z m ) e di quello superiore (z t ) è data dalle relazioni seguenti: z b /H = - a b (W/H) z m /H = - a m (W/H) z t /H = - a t (W/H) [9.1] dove a b , a m e a t valgono rispettivamente 2.3, 1.3 e 0.25. Fig.9.3: struttura a vertici entro un canyon urbano per i seguenti valori del fattore di forma W/H: 0.3, 0.325, 0.35, 0.4, 0.6, 0.625, 0.65, 1.0 (da Jeong e Andrews 2002) Fig.9.4: posizione del centroide dei vortici in un canyon urban (da Jeong e Andrews 2002). 390 In Fig.9.5 è raffigurato il fattore di riduzione della velocità del vento S = U p /U H , dove U p è la velocità del vento in prossimità del fondo del canyon (≈2.5 metri) mentre U H è la velocità alla sommità nella posizione centrale. Come si può notare, quando si origina un regime a tre vortici, S si colloca nell’intervallo 10 -6 ÷10 -4 , cioè si assiste ad una drammatica riduzione della velocità dell’aria equivalente ad

MODELLI PER SITUAZIONI PARTICOLARI<br />

individua anche <strong>la</strong> posizione z/H re<strong>la</strong>tiva al centroide di ciascun vortice, se esistente.<br />

Più in partico<strong>la</strong>re si ha che <strong>la</strong> quota in cui si colloca il centroide del vortice<br />

inferiore (z b ), di quello mediano (z m ) e di quello superiore (z t ) è data dalle<br />

re<strong>la</strong>zioni seguenti:<br />

z b /H = - a b (W/H) z m /H = - a m (W/H) z t /H = - a t (W/H) [9.1]<br />

dove a b , a m e a t valgono rispettivamente 2.3, 1.3 e 0.25.<br />

Fig.9.3: struttura a vertici entro un canyon urbano per i seguenti<br />

valori del fattore di forma W/H: 0.3, 0.325, 0.35, 0.4, 0.6, 0.625, 0.65, 1.0<br />

(da Jeong e Andrews 2002)<br />

Fig.9.4: posizione del centroide dei vortici in un canyon urban<br />

(da Jeong e Andrews 2002).<br />

390<br />

In Fig.9.5 è raffigurato il fattore di riduzione del<strong>la</strong> velocità del vento S = U p /U H ,<br />

dove U p è <strong>la</strong> velocità del vento in prossimità del fondo del canyon (≈2.5 metri)<br />

mentre U H è <strong>la</strong> velocità al<strong>la</strong> sommità nel<strong>la</strong> posizione centrale. Come si può notare,<br />

quando si origina un regime a tre vortici, S si colloca nell’intervallo 10 -6 ÷10 -4 ,<br />

cioè si assiste ad una drammatica riduzione del<strong>la</strong> velocità dell’aria equivalente ad

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