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

1. INTRODUZIONE AL PLANETARY BOUNDARY LAYER.—————————————————————————————————————da cui risulta che la densità dell'aria è inversamente proporzionale alla temperatura e direttamenteproporzionale alla pressione. A livello del mare, quando la pressione tipica è 1013.25 hPa e latemperatura vale 288.15K, la densità dell'aria secca ρ avale 1.225 kg m -3 .Un’altra caratteristica importante è il calore specifico a pressione costante (C p ). E’ noto che taleparametro dipende solo dalla temperatura, secondo la relazione seguente (Garratt, 1992):( T − 250)2C p= 1005 +[1.6]3364con C p in (J⋅kg -1 ⋅K -1 ) e T in (K). Da essa si vede quanto poco, in realtà, questa variabile dipenda dallatemperatura, per cui il valore 1005 J⋅kg -1 ⋅K -1 è praticamente sempre corretto. Come sarà evidente nelseguito, riveste una notevole importanza nella pratica il prodotto ρC p espresso come:ρ = 350. 14⋅p T[1.7]C pρC p(W (m² K) -1 )1600140012001000800 hPa1013 hPa900 hPa800Fig. 1.3 : variazione di ρC p con la pressione e la temperaturaNella Fig.1.3 è illustrato l’andamento di ρC p in funzione della temperatura in tre situazioni barichetipiche: 1013 hPa (circa al livello del mare), 900 hPa (a circa 1000 m) e 800 hPa (a circa 2000 m).Come si nota, nelle diverse situazioni le differenze nel valore di ρC p sono notevoli.1.1.2.2 Le caratteristiche dell'aria umida-20 -10 0 10 20 30 40Tem peratura dell'Aria (°C)Nella realtà, l'aria del PBL non è mai secca: la presenza delle nubi alla sua sommità ne è un indizioevidente. La maggior parte dell'acqua, allo stato gassoso entra nel PBL attraverso l'evaporazione e latraspirazione. Il fenomeno dell'evaporazione ha luogo quando una singola molecola di acqua presenteallo stato liquido alla sommità di una superficie liquida (per esempio in uno specchio d'acqua) acquista(per esempio a causa della radiazione solare incidente) sufficiente energia cinetica da rompere illegame esistente tra le varie molecole presenti. Questa iniezione di energia conferisce moto allamolecola che, se diretto verso l'alto, le consente di lasciare lo specchio d'acqua e di mescolarsi con glialtri componenti gassosi dell'aria. Per quanto riguarda, invece, la traspirazione, il meccanismo èdifferente e riguarda l’acqua presente negli organismi viventi vegetali. Durante le ore diurne, gli stomidelle foglie si aprono in risposta alla presenza di energia solare incidente. Se la tensione di vaporedell'acqua presente entro le foglie eccede la tensione di vapore dell'acqua presente nell'aria, le molecoledi acqua si muoveranno dalla zona ad alta tensione di vapore (le foglie appunto) a quella a minoretensione di vapore (l'atmosfera). Questi due processi spesso vengono indicati collettivamente col—————————————————————————————————————- 7 -