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

6. LA STRUTTURA DEL PBL IN CONDIZIONI DI OMOGENEITÀ SUPERFICIALE.——————————————————————⎯⎯—————————————presentano un profilo ben descritto da una relazione logaritmica.Tutto ciò è però una notevole semplificazione della realtà. Infatti nelle immediate vicinanze del suolo laviscosità dell’aria ed i singoli elementi di rugosità, caratteristici della superficie terrestre, complicano inmaniera drammatica la descrizione fluidodinamica dell’aria. Ciò è stato studiato in dettaglio daBrutsaert (1984), dalla cui trattazione emerge il fatto che i profili verticali delle principali variabilimeteorologiche possono essere ancora descritti da profili di Similarità in cui però sono presenti FunzioniUniversali dipendenti da una quantità talmente grande di variabili da rendere tali relazioni ben poco utilinelle applicazioni pratiche. Va però ricordato che lo strato d’aria caratterizzato da questa complessità èben poca cosa rispetto a tutto il PBL : in effetti stiamo parlando di uno strato d’aria a ridosso del suolodello spessore molto inferiore al metro. Per semplificare tutto ciò, è conveniente ragionare nel modoseguente:• sicuramente all’interfaccia suolo-aria la velocità del vento sarà nulla a causa della “no-slipcondition”;• all’interfaccia suolo-aria la temperatura e l’umidità dell’aria assumono un ben preciso valore paririspettivamente a θ s e q s ;• se ipotizziamo che in tutto il dynamical sublayer (e quindi anche in questo strato) il profilo dellavelocità segue una legge logaritmica, esisterà una quota z om a cui tale profilo si annulla (cioèassume il valore proprio dell’interfaccia suolo-aria). Operativamente, quindi, si è sostituito alcomplesso profilo verticale reale nel dynamical sublayer un semplice profilo logaritmico fino a z omed un profilo nullo da z om al livello del suolo (z = 0);• estrapolando i profili logaritmici della temperatura potenziale e dell’umidità verso il suolo, èindividuabile una quota z oh (per il profilo di temperatura) e z oq (per il profilo di umidità) dove i valoriprevisti della relazione logaritmiche eguagliano i valori riscontrati a z = 0.In questa opera di semplificazione operativa dei profili sono stati individuati i tre parametri z om ,(parametro di rugosità per la quantità di moto), z oh (parametro di rugosità per il calore) e z oq(parametro di rugosità per l’umidità). Tali parametri di rugosità sono tra loro differenti ed in generaledipendono dal tipo di suolo, dalla sua struttura geometrica e dal regime fluidodinamico del moto dell’arianelle sue immediate vicinanze. Evidentemente in questa discussione non consideriamo situazioniparticolarmente complesse, come città, foreste, mare e suoli particolarmente disomogenei dal punto divista della rugosità, a cui accenneremo al prossimo capitolo. Le situazioni che consideriamo qui sonosolo quelle rappresentative di una distesa piatta e coperta da vegetazione di moderataestensione verticale.Se consideriamo una superficie solida, la fluidodinamica ci assicura che col passaggio dell’aria sopra diessa si sviluppa uno strato di piccolissime dimensioni verticali δ 1 (interfacial sublayer) il cui regime dimoto non è completamente turbolento, in cui il flusso di calore e di massa è dominato dalla diffusivitàmolecolare ed in cui il flusso di quantità di moto è determinato sia dalla diffusività molecolare che daigradienti di pressione locali. L’estensione verticale di tale strato è determinabile, in primaapprossimazione, con la relazione seguente:δ1 ≅ 30νu *[6.1]dove ν è la viscosità cinematica dell’aria. Come è facile verificare, δ 1 è sempre dell’ordine del⎯⎯———————————————————————————————————- 200 -