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

1. INTRODUZIONE AL PLANETARY BOUNDARY LAYER.—————————————————————————————————————Con l’espressione dew-point depression si intende la differenza tra la temperatura a bulbo seccodell'aria e la sua temperatura di rugiada. Tale parametro evidenzia quantitativamente quanto l'ariasia distante dallo stato di saturazione.Il vapor d'acqua ha una temperatura critica abbastanza elevata e quindi può cambiare fase nellecondizioni che normalmente caratterizzano il PBL, tuttavia la condizione secondo cui la temperatura delvapor d'acqua è inferiore alla temperatura critica è solo una condizione necessaria ma non sufficienteperché avvengano queste trasformazioni di fase. Molto spesso, nelle condizioni reali, la tensione divapore del vapor d'acqua nell'aria umida risulta molto inferiore ai valori critici e l'aria umidastessa può considerarsi molto simile ad un gas perfetto. In queste condizioni si può derivareun'equazione di stato molto simile a quella dei gas perfetti che lega tra loro la pressione, latemperatura e la densità dell'aria umida:( 1 + 0. q)p = Rd ρ T ⋅ 608[1.15]Si vede immediatamente che la presenza del vapor d'acqua comporta la presenza di un fattoreaddizionale nella legge dei gas perfetti in cui compare l'umidità specifica. Per semplicità è consuetudinedare una nuova definizione di temperatura dell'aria umida. Più precisamente, se si definisce cometemperatura virtuale (T v):( 1 + 0. q)T v= T 608[1.16]l'equazione di stato dell'aria umida diventa:p = R dρT v[1.17]formalmente identica all'equazione di stato dell'aria secca.Nel caso dell’aria umida, la densità è ancora data dalla (1.5), a patto di sostituire alla temperaturanormale la temperatura virtuale. Nel caso, invece, del calore specifico a pressione costante, dettodryC p il valore che si avrebbe in assenza di umidità, la relazione seguente determina la variazione di taleparametro con la concentrazione di vapor d’acqua:( 1+ 0. r)dryC p = C p 8[1.18]In pratica, l’influenza dell’umidità sul prodotto ρC p è praticamente trascurabile.Una caratteristica di primaria importanza dell’aria umida è il calore latente di vaporizzazione λ,espresso in (J⋅kg -1 ) e che dipende da T secondo la relazione seguente:( 273.15)6λ = 2.50⋅10− 2250 T −[1.19]Tale dipendenza non è molto accentuata, infatti a T = -30°C, λ vale 2.57⋅10 6 , mentre a +50°C vale2.39⋅10 6 . Accanto al calore latente di vaporizzazione, conseguente al passaggio dell’acqua dallo statoliquido allo stato vapore, esistono, anche se meno usati in Micrometeorologia, il calore latente disolidificazione (3.34⋅10 5 J⋅kg -1 ) ed il calore latente di sublimazione (2.83⋅10 6 J⋅kg -1 ).—————————————————————————————————————- 10 -