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

1. INTRODUZIONE AL PLANETARY BOUNDARY LAYER.—————————————————————————————————————• la direzione del vento. E' consuetudine adottare per il vento le convenzioni aeronautiche chedefiniscono come direzione del vento la direzione da cui il vento spira. Tale direzione è 0°quando la direzione di provenienza è il Nord e questo angolo cresce fino a 360°, in particolare è 90°quando il vento proviene da Est, 180° quando proviene da Sud e 270° quando proviene da Ovest.Una relazione matematica che permette di calcolare la direzione del vento secondo questaconvenzione, a partire dalle componenti cartesiane, è la seguente:dove:360°2π[ v yv x] +0−1D = 90° − tan α[1.2a]α0⎧0°se vx< 0= ⎨⎩180°altrimenti[1.2b]1.1.2 LE VARIABILI TERMODINAMICHEPer descrivere l’evoluzione spazio-temporale del PBL è necessario considerare le variabili checaratterizzano tale sistema fisico, sia quelle di tipo cinematico (in pratica il solo campo di vento) chequelle di tipo termodinamico, come la pressione e la temperatura.La temperaturaUn generico volume di controllo, caratterizzato da un punto P(x,y,z), contiene, per definizione, unelevato numero di molecole in continua agitazione termica. Per esso è definibile ad ogni istante unatemperatura dell'aria T, cioè la funzione T(x,y,z;t). Normalmente T è misurata in gradi Kelvin (K), maaltre scale possibili sono quella Celsius (°C) e quella Fahrenheit (°F). Tra la scala Kelvin e quellaFahrenheit valgono le relazioni:( 9 5) ⋅[ T − 273.15] + 32273.15+ ( 5 9) ⋅ [ T − 32]TF=K(conversione da gradi Kelvin a Fahrenheit)T (conversione da gradi Fahrenheit a Kelvin)K=FVa sottolineato il fatto che nella descrizione del PBL vengono spesso impiegate anche altre definizioninon convenzionali di temperatura , come si vedrà nel seguito.La pressionePer un generico volume di controllo si definisce pressione p quella forza per unità di superficie cheagisce perpendicolarmente alla superficie esterna del volumetto stesso. L'unità di misura più usata inFisica è il Pascal (1Pa = 1N⋅m -2 ), anche se in Micrometeorologia si usa più frequentemente ilchiloPascal (kPa) e l’ectoPascal (hPa, numericamente equivalente ai mbar). In condizioni standard eal livello del mare, la pressione atmosferica è pari a 1013.25 hPa. In atmosfera la pressione èisotropica, cioè in un dato punto essa è uguale in ogni direzioneLa pressione atmosferica, misurata ad una certa quota, è la conseguenza del peso dell’aria sovrastante.Più ci si innalza, meno numerose sono le molecole presenti nella colonna d’aria sovrastante il punto inconsiderazione, cosa che determina una diminuzione della pressione con la quota. Tale diminuzione èpressoché esponenziale e dipende dalla temperatura. Una relazione approssimata è la seguente:[ − ( 0. T ) ⋅ z]p = p0 ⋅ exp 0342[1.3]—————————————————————————————————————- 4 -