Roberto Sozzi (ARPA Lazio) Teodoro Georgiadis (CNR-IBIMET ...

2. MODELLO MATEMATICO DEL PBL.—————————————————————————————————————sofisticate, tuttavia ci sono molte evidenze della presenza in atmosfera (soprattutto nelle situazioniconvettive) di strutture turbolente coerenti e di grandi vortici. Esempi sono i thermals che si originanoalla superficie ben visibili nel facsimile SODAR, il looping dei pennacchi delle ciminiere ed altrifenomeni ancora. Tali vortici, o meglio tali strutture coerenti, sono presenti massicciamente durante lesituazioni convettive e sono le responsabili dell'apporto sistematico e continuo di energia cineticaturbolenta al sistema PBL. Analizzando lo spettro dell'energia cinetica turbolenta, è evidente che in talistrutture è concentrata la maggior parte di energia cinetica turbolenta. La loro dimensione èparagonabile a quella del PBL stesso. I modelli di chiusura non locale che presenteremo cercano dimodellizzare questa tipologia di fenomeni.2.4.2.2 Il modello di Pleim e ChangLa chiusura non locale proposta da Pleim e Chang (1992), nota come ACM (Asymmetrical ConvectiveModel), prende le mosse dalla schema proposto originariamente da Blackadar (1978), normalmenteimpiegato nei modelli operativi di PBL MM4 e MM5 nelle situazioni convettive, e rispetto ad essodifferisce per una visione ancora più realistica dei movimenti verticali delle masse d’aria.Consideriamo la Fig.2.6 in cui è rappresentata una colonna d’aria suddivisa in elementi discreti e diuguali dimensioni (celle), con superficie di base unitaria e, per semplicità, si ipotizzi che la sua sommitàcoincida con la sommità del PBL convettivo.Nj∆z1Fig.2.6: vortice turbolento nel modello di Pleim e Chang.Una situazione convettiva è caratterizzata dal fatto che al suolo si viene a stabilire un flusso turbolentodi calore sensibile H 0 positivo e tale situazione determinerà il generarsi di un vortice convettivo che sipropagherà alle quote superiori. Analizziamo ora la situazione rappresentata in figura. L’immissione dicalore (H 0 ) nella Cella 1, la destabilizzerà e, come reazione a tale destabilizzazione, da tale cellapartiranno flussi d’aria diretti verso tutte le celle sovrastanti. L’ipotesi chiave del modello di Pleim eChang è che i flussi d’aria originati dalla Cella 1 verso ognuna delle celle sovrastanti sono tutti uguali.Se θ1è il valore medio della temperatura potenziale virtuale nella Cella 1 dopo la sua destabilizzazione,la quantità di calore da essa inviato ad ognuna delle celle sovrastanti nell’unità di tempo è pari a:inQ ρCpθ1= M[2.91]u—————————————————————————————————————- 97 -