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LA MICROMETEOROLOGIA E LA CAPACITA’ DISPERDENTE DELL’ATMOSFERA Tab 2.8: valori tipi per il coefficiente • (Hanna e Chang, 1992). Il rapporto γ/s può essere determinato mediante la relazione γ/s=exp[-0.055(T - 279)]. In pratica il modello proposto si riconduce alla semplice relazione: 2.3.3 Il Bilancio Radiativo e la Radiazione Netta Si analizzino ora le varie componenti radiative al suolo e per questo si consideri la situazione reale evidenziata in Fig.2.23 in cui sono riportati gli andamenti di tutte le componenti radiative considerate in un giorno poco nuvoloso, prese col segno positivo se in avvicinamento alla superficie terrestre e col segno negativo se in allontanamento. La componente solare R sw0 (curva 1 in figura) è sempre nulla durante le ore notturne e presenta un andamento di tipo quasi sinusoidale nelle ore diurne, conseguenza della sua dipendenza diretta dall’angolo di elevazione solare Ψ. Le irregolarità visibili nelle ore pomeridiane sono il risultato del passaggio di nubi che riducono la componente diretta della radiazione solare. Se si osserva con attenzione, si nota come R sw0 , dopo una caduta dovuta al passaggio di una nube, assuma valori superiori al valore tipico di cielo sereno: questo fenomeno, noto come broken clouds deriva dalla riflessione della radiazione con i bordi dei grossi cumuli isolati in movimento nel cielo. Per quanto riguarda R sw0 (curva 2), si nota una perfetta sincronia con R sw0 ,propria di tutte le componenti riflesse. Considerando, invece, le componenti infrarosse, si nota come esse siano profondamente differenti. La R sw0 (curva 3) non ha sensibili variazioni nel tempo, data la sua dipendenza dalla temperatura dell’aria e dalla sua emissività: le uniche variazioni possono essere attribuite solo a variazioni nel tempo dell’inquinamento atmosferico. Viceversa, la radiazione infrarossa emessa dal suolo R sw0 (curva 4) presenta uno spiccato andamento diurno, sincrono con la radiazione solare e indicativo del riscaldamento del suolo nelle ore diurne per la presenza del sole. L’apporto energetico esterno, prevalentemente rappresentato dalla radiazione solare incidente, alimenta il sistema fisico del PBL che reagisce, nell’ambito dei trasferimenti radiativi di energia, con la emissione di radiazione ad onda lunga. Fig.2.23: componenti radiative nella stazione meteorologica CNR-ISAC di Roma Tor Vergata. 97
LA MICROMETEOROLOGIA E LA CAPACITA’ DISPERDENTE DELL’ATMOSFERA Il bilancio di tutte le componenti radiative all’interfaccia aria-suolo, in ogni istante, è dato da: dove R N è detta Radiazione Netta. Il bilancio non è nullo (cioè la R N non è sempre nulla), come si nota in Fig.2.24 in cui è riportata la Radiazione Solare Globale R sw0 (nel seguito indicata come R g ) che è la vera forzante del PBL e la Radiazione Netta R N . Dato che non c’è sempre un bilanciamento tra ciò che è in arrivo e ciò che è in partenza, all’interfaccia aria-suolo resta dell’energia utile per alimentare l’evoluzione del PBL. Il bilancio radiativo superficiale determina quindi quanta energia risulta disponibile al sistema PBL-Suolo, R N appunto. L’andamento di R N segue abbastanza da vicino quello della Radiazione Solare Globale. Fino a poco dopo l’alba essa presenta valori negativi, cosa che sta ad indicare il maggior peso della radiazione infrarossa emessa dal suolo caldo. Quando dall’alto l’apporto energetico sopravanza la radiazione infrarossa persa dal suolo (questo accade poco dopo l’alba e continua a capitare fino a poco prima del tramonto) il segno di R N diventa positivo. Fig.2.24: Radiazione Solare Globale e Radiazione Netta registrate presso la stazione meteorologica CNR-ISAC di Roma Tor Vergata. Frequentemente R N viene misurata direttamente, tuttavia non è raro il caso in cui sia necessaria una sua stima a partire dalla conoscenza di poche e semplici misure meteorologiche. Per quanto detto al punto precedente, è facile ottenere la relazione seguente (Holtslag e van Ulden, 1983): 98 2.3.4 Il flusso di calore nel terreno La disponibilità di energia all’interfaccia aria-suolo induce come conseguenza un riscaldamento del suolo (o dell’acqua se la superficie terrestre nel punto che si sta considerando è costituita da una distesa di acqua come un oceano o un lago). In pratica si ha un flusso di calore nel terreno o più in generale nel substrato. Dato che il terreno è a diretto contatto con l’atmosfera ed è esposto superficialmente alla radiazione solare, la sua temperatura superficiale presenta una evoluzione tipica
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LA MICROMETEOROLOGIA E LA CAPACITA’ DISPERDENTE DELL’ATMOSFERA<br />
Tab 2.8: valori tipi per il coefficiente • (Hanna e Chang, 1992).<br />
Il rapporto γ/s può essere determinato mediante <strong>la</strong> re<strong>la</strong>zione γ/s=exp[-0.055(T -<br />
279)]. In pratica il modello proposto si riconduce al<strong>la</strong> semplice re<strong>la</strong>zione:<br />
2.3.3 Il Bi<strong>la</strong>ncio Radiativo e <strong>la</strong> Radiazione Netta<br />
Si analizzino ora le varie componenti radiative al suolo e per questo si consideri <strong>la</strong><br />
situazione reale evidenziata in Fig.2.23 in cui sono riportati gli andamenti di tutte<br />
le componenti radiative considerate in un giorno poco nuvoloso, prese col segno<br />
positivo se in avvicinamento al<strong>la</strong> superficie terrestre e col segno negativo se in<br />
allontanamento. La componente so<strong>la</strong>re R sw0 (curva 1 in figura) è sempre nul<strong>la</strong><br />
durante le ore notturne e presenta un andamento di tipo quasi sinusoidale nelle ore<br />
diurne, conseguenza del<strong>la</strong> sua dipendenza diretta dall’angolo di elevazione so<strong>la</strong>re<br />
Ψ. Le irrego<strong>la</strong>rità visibili nelle ore pomeridiane sono il risultato del passaggio di<br />
nubi che riducono <strong>la</strong> componente diretta del<strong>la</strong> radiazione so<strong>la</strong>re. Se si osserva con<br />
attenzione, si nota come R sw0 , dopo una caduta dovuta al passaggio di una nube,<br />
assuma valori superiori al valore tipico di cielo sereno: questo fenomeno, noto come broken<br />
clouds deriva dal<strong>la</strong> riflessione del<strong>la</strong> radiazione con i bordi dei grossi cumuli iso<strong>la</strong>ti<br />
in movimento nel cielo. Per quanto riguarda R sw0 (curva 2), si nota una perfetta<br />
sincronia con R sw0 ,propria di tutte le componenti riflesse. Considerando, invece,<br />
le componenti infrarosse, si nota come esse siano profondamente differenti. La R sw0<br />
(curva 3) non ha sensibili variazioni nel tempo, data <strong>la</strong> sua dipendenza dal<strong>la</strong> temperatura<br />
dell’aria e dal<strong>la</strong> sua emissività: le uniche variazioni possono essere attribuite<br />
solo a variazioni nel tempo dell’inquinamento atmosferico. Viceversa, <strong>la</strong><br />
radiazione infrarossa emessa dal suolo R sw0 (curva 4) presenta uno spiccato andamento<br />
diurno, sincrono con <strong>la</strong> radiazione so<strong>la</strong>re e indicativo del riscaldamento del<br />
suolo nelle ore diurne per <strong>la</strong> presenza del sole. L’apporto energetico esterno, prevalentemente<br />
rappresentato dal<strong>la</strong> radiazione so<strong>la</strong>re incidente, alimenta il sistema<br />
fisico del PBL che reagisce, nell’ambito dei trasferimenti radiativi di energia, con <strong>la</strong><br />
emissione di radiazione ad onda lunga.<br />
Fig.2.23: componenti radiative<br />
nel<strong>la</strong> stazione meteorologica<br />
CNR-ISAC di Roma Tor Vergata.<br />
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