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

⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯8. MODELLI NUMERICI DEL PBL⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯Nel Cap.2 è stato presentato il modello matematico generale per il PBL basato sulle equazionifluidodinamiche di conservazione della quantità di moto, della massa, dell’energia e del vapor d’acqua esicuramente questo è il modello teorico a cui far riferimento. Come si è visto, alla sua completezza egeneralità, fa riscontro una complessità notevole ed anche un certo grado di indeterminazione legato aiproblemi della sua chiusura. D’altro canto, nel Cap.4 si è presentata la Teoria della Similarità e si èvisto come essa, nel suo complesso, di fatto costituisca un modello di PBL alternativo nei casi in cuisia possibile trattare domini di calcolo con elevata omogeneità orizzontale e situazioni meteorologichelentamente variabili e quindi quasi-stazionarie.L’obiettivo che ci prefiggiamo di raggiungere in questo capitolo è quello di realizzare un’introduzionealla modellizzazione numerica del PBL, cioè alla costruzione di codici di calcolo per computer in gradodi descrivere e prevedere numericamente i vari campi meteorologici e micrometeorologicicaratterizzanti il PBL. Che ci sia bisogno di modelli numerici di PBL è abbastanza evidente, soprattuttose si tiene conto delle esigenze operative legate alla meteorologia generale (previsione del tempo,climatologia ed assistenza al volo), all’agrometeorologia, alla protezione civile ed allo studio delladispersione degli inquinanti in aria. La trattazione (decisamente preliminare e semplificata) che faremoavrà uno sviluppo top-down, cioè inizierà considerando i modelli di complessità maggiore fino aterminare con le molto più modeste esigenze legate ad una stima preliminare della dispersione diinquinanti in aree limitate.Per prima cosa è indispensabile classificare in qualche modo i possibili modelli numerici del PBL.La prima classe di modelli numerici è la classe dei modelli prognostici, che comprende una moltitudinedi modelli differenti aventi in comune il fatto di prevedere non solo l’evoluzione spaziale, ma anchel’evoluzione temporale dei principali campi meteorologici. In tale classe di modelli, le misuresperimentali disponibili costituiscono normalmente le condizioni iniziali ed al contorno delle varieequazioni costituenti il modello, oltre che un mezzo per valutare le previsioni del modello stesso. Imodelli di questa classe hanno un’applicabilità del tutto generale.La seconda classe di modelli è la classe dei modelli diagnostici. La logica che contraddistingue questaclasse di modelli è completamente differente. In questo caso la struttura matematica su cui si basano èdecisamente più leggera ed è costituita da un numero estremamente ridotto di relazioni diconservazione (generalmente la sola conservazione della massa), da relazioni di Similarità e tutto ciò sifonda sull’impiego diretto e massiccio delle misure realizzate nella zona oggetto della simulazionemodellistica. Ovviamente questi modelli non hanno un’applicabilità generale, visto che ipotizzanoun’evoluzione temporale dei fenomeni meteorologici lenta e quindi approssimabile come una sequenzadi stati quasi stazionari.L’ultima classe di modelli, anche se a rigore sarebbe improprio considerarli tali, è la classe deiprocessori meteorologici monodimensionali per i modelli di simulazione della dispersione degliinquinanti di tipo ingegneristico. Dato che, per poter simulare la dispersione degli inquinanti inatmosfera, è indispensabile descrivere lo stato del PBL, ognuno di questi modelli di simulazione ha⎯⎯———————————————————————————————————- 269 -