la micrometeorologia e la dispersione degli inquinanti ... - ARPA Lazio
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LA MICROMETEOROLOGIA E LA CAPACITA’ DISPERDENTE DELL’ATMOSFERA dipendenza seguente dalla latitudine Φ e dalla longitudine λ e del punto considerato sulla superficie terrestre: dove t utc è l'ora di Greenwich e t d è la durata del giorno pari a 24 ore. L’alba ed il tramonto geometrici si hanno quando il centro del sole ha un angolo di elevazione nullo, cioè quando: (se si usa in questa relazione il segno positivo si ha l’alba, altrimenti il tramonto). Si hanno inoltre un’alba ed un tramonto apparenti quando la parte alta del cerchio solare scende sotto l’orizzonte, cosa che corrisponde ad un angolo di -0.267°, se visto dalla superficie terrestre. La rifrazione della luce attraverso l’atmosfera porta questo angolo ad un valore, in modulo, ancora più elevato e pari a -0.833°.A questo punto la superficie terrestre non riceve più direttamente luce del sole, anche se può ancora riceverne indirettamente,a causa dello scattering delle molecole di aria della parte alta dell’atmosfera illuminata dal sole. 2.3.1.2.2 Irradianza solare alla sommità dell’atmosfera Il sole emette energia come un corpo nero alla temperatura di circa 6000 K. In accordo con la legge di Wien, lo spettro solare presenta il massimo ad una lunghezza d’onda di circa 0.48 µm ed un intervallo spettrale compreso tra 0.2 e 4 µm (cioè tra l’ultravioletto ed il vicino infrarosso) in cui il trasferimento di energia solare è significativo. In Fig.2.21 è presentato lo spettro solare sia fuori che dentro l’atmosfera, comparato con il corrispondente spettro di un corpo nero a pari temperatura. Solamente nell’ultravioletto la distribuzione dell’irradianza solare al di fuori dell’atmosfera devia da quella del corpo nero a 6000K, a causa delle macchie solari. Lo spettro solare entro l’atmosfera risulta abbastanza diverso da quello rilevato al di sopra di essa a causa dell’interazione tra la radiazione solare ed i alcuni dei gas che la compongono. Alla sommità dell’atmosfera l’Irradianza solare vale 1370 Wm -2 ,valore che non tiene conto di due fatti: il primo deriva dalla constatazione che l’orbita terrestre è ellittica e che quindi questo valore di irradianza varia col tempo, mentre il secondo fatto è legato alla rotazione terrestre attorno al proprio asse.Tenendo conto di tutto ciò, si ottiene la relazione seguente: dove S o è la costante solare (1370 Wm -2 ) e f è la funzione dell’ellitticità dell’orbita terrestre: con d pari al giorno giuliano e 91

LA MICROMETEOROLOGIA E LA CAPACITA’ DISPERDENTE DELL’ATMOSFERA Fig.2.21: spettro solare ed emissività monocromatica di un corpo nero a 6000 K (Liou, 1992). 92 Fig.2.22: spettro di assorbimento per (a) l'ossigeno molecolare e l'ozono, (b) per l'acqua e (c) per l'atmosfera (da Liou,1992). 2.3.1.2.3 Irradianza in atmosfera ed al suolo In assenza di nubi e di inquinamento, la radiazione solare che attraversa l’atmosfera viene in parte assorbita da alcuni costituenti gassosi ed in parte diffusa dagli stessi. D'altro canto la radiazione ad onda corta che giunge il suolo viene riflessa e, quindi, ad una generica quota z, si avrà un flusso radiativo ad onda corta rivolto verso il basso R SW ed un altro flusso, sempre ad onda corta, rivolto verso l'alto R SW . L'assorbimento della radiazione solare che fluisce verso il suolo è causato principalmente dalla presenza in atmosfera di alcuni gas come il vapor d'acqua, la CO 2 e O 2 ; tra essi, comunque, il principale assorbitore di radiazione solare è sicuramente il vapor d'acqua. L’effetto di tali gas sullo spettro solare rilevato al

LA MICROMETEOROLOGIA E LA CAPACITA’ DISPERDENTE DELL’ATMOSFERA<br />

Fig.2.21: spettro so<strong>la</strong>re ed emissività monocromatica<br />

di un corpo nero a 6000 K (Liou, 1992).<br />

92<br />

Fig.2.22: spettro di assorbimento per (a) l'ossigeno moleco<strong>la</strong>re e l'ozono,<br />

(b) per l'acqua e (c) per l'atmosfera (da Liou,1992).<br />

2.3.1.2.3 Irradianza in atmosfera ed al suolo<br />

In assenza di nubi e di inquinamento, <strong>la</strong> radiazione so<strong>la</strong>re che attraversa l’atmosfera<br />

viene in parte assorbita da alcuni costituenti gassosi ed in parte diffusa dagli<br />

stessi. D'altro canto <strong>la</strong> radiazione ad onda corta che giunge il suolo viene riflessa<br />

e, quindi, ad una generica quota z, si avrà un flusso radiativo ad onda corta<br />

rivolto verso il basso R SW ed un altro flusso, sempre ad onda corta, rivolto verso<br />

l'alto R SW . L'assorbimento del<strong>la</strong> radiazione so<strong>la</strong>re che fluisce verso il suolo è causato<br />

principalmente dal<strong>la</strong> presenza in atmosfera di alcuni gas come il vapor d'acqua,<br />

<strong>la</strong> CO 2 e O 2 ; tra essi, comunque, il principale assorbitore di radiazione so<strong>la</strong>re è<br />

sicuramente il vapor d'acqua. L’effetto di tali gas sullo spettro so<strong>la</strong>re rilevato al

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