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

LA MICROMETEOROLOGIA E LA CAPACITA’ DISPERDENTE DELL’ATMOSFERA
si nota che, in assenza di un movimento medio delle masse d’aria lungo la direzione
x, la sola turbolenza è comunque in grado di trasferire calore.
Analogamente, considerando sia la direzione y che la z, si ha che:
Nel caso particolare del flusso verticale di calore (Q z ), se il terreno è piatto e se
si considera un punto P molto vicino al suolo (entro il SL, in particolare), per la
no-slip condition W è nullo e quindi il flusso medio verticale di calore coincide col
flusso turbolento. Ciò sta a significare che il flusso verticale di calore sensibile responsabile
della generazione e dell’evoluzione degli enormi vortici che spazzano l’intero PBL è
esclusivamente di origine turbolenta! Dato che questa circolazione di vortici è l’elemento
vitale di tutto il PBL,risulta evidente come la turbolenza sia il meccanismo
principale presente nel PBL e quindi anche il meccanismo più efficace di
rimescolamento degli inquinanti in esso emessi.
Considerazioni del tutto analoghe possono essere fatte per il vapor d’acqua. Se si
utilizza il concetto di umidità assoluta a, adottando ancora una volta l’ipotesi di
Reynolds e seguendo la metodologia precedente, si giunge facilmente alla determinazione
del flusso medio di vapor d’acqua in un punto P:
dove
Anche in questo caso, se il punto di osservazione sta nel SL ed il terreno è piatto,
il flusso cinematico verticale di vapor d’acqua è nullo e quindi l’intero flusso
verticale di umidità (l’evapotraspirazione del suolo) è totalmente dovuto alla turbolenza.
Naturalmente, perché sia presente del vapor d’acqua in aria è necessario
che venga speso del calore di evaporazione. Se ci si limita a considerare il solo
flusso verticale di vapor d’acqua, ad esso sarà associato un flusso verticale di calore
latente che, indicando con λ il calore latente di vaporizzazione, sarà pari a:
66
Nel SL e con terreno piatto, la componente cinematica del flusso latente verticale
è nulla e tutto il flusso di calore latente verticale è dovuto al solo effetto della
turbolenza.
Da quanto detto, si nota come la parte turbolenta del flusso medio in una delle direzioni
cardinali sia proporzionale alla covarianza della variabile considerata con la
componente del vento lungo la direzione cardinale stessa. Ciò sta a significare
che il vettore delle covarianze tra uno scalare c (temperatura o vapor d’acqua) ed
il vento (c’u,c’v’,c’w’) coincide, a meno di una costante di proporzionalità, col
vettore dei flussi turbolenti medi. Se il punto P in cui si determina il flusso sta
entro il SL ed il terreno è piatto, risultano di estrema importanza nello studio del
PBL i flussi seguenti:
- il flusso verticale di calore H 0 , normalmente indicato come Flusso Turbolento