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

8. MODELLI NUMERICI DEL PBL—————————————————————⎯⎯——————————————bisogno di un adeguato modello numerico di PBL. Mentre i modelli di simulazione della dispersione degliinquinanti di media ed alta complessità richiedono modelli meteorologici appartenenti ad una delle duecategorie precedenti, i modelli di simulazione di tipo ingegneristico normalmente impiegati nellevalutazioni preliminari di impatto hanno minori esigenze e per essi è sufficiente una descrizionemonodimensionale approssimata dello stato del PBL. In pratica, più che di veri e propri modellimonodimensionali, essi in realtà sono semplici processori meteorologici, cioè programmi che, sullabase di informazioni meteorologiche (generalmente di routine) disponibili in un punto del territorio,frequentemente nelle prossimità del suolo, ricostruiscono i parametri meteorologici e micrometeorologiciche ogni modello dispersivo richiede.8.1 I MODELLI PROGNOSTICI8.1.1 GENERALITÀCol termine modello prognostico si intende in generale un modello numerico in grado di ricostruire oprevedere l’evoluzione sia spaziale che temporale dei campi meteorologici che caratterizzano l’interoPBL. Nella realtà dei fatti non c’è una reale distinzione di principio tra modelli che operano su undominio spaziale molto grande (a mesoscala) che comprende una porzione rilevante di troposfera equelli più rivolti alla ricostruzione del solo PBL per estensioni territoriali di ridotte dimensioni. In praticaquesto è un esempio in cui meteorologia generale e micrometeorologica presentano confiniestremamente sfumati e poco chiari.La costruzione di un modello prognostico di PBL passa necessariamente attraverso tre stadi logici:• la scelta delle equazioni matematiche che costituiscono il modello: questo passo non è scontatoe quanto riportato nel Cap.2 dovrebbe averlo dimostrato, infatti, la scelta del dominio di calcolo, cioèdell’ambito spaziale e temporale a cui si riferisce il modello, praticamente sempre condiziona ladecisione di operare o meno opportune semplificazioni alle equazioni fluidodinamiche di base;• la scelta del tipo di chiusura da adottare: questo stadio logico è condizionato dal precedente ed,a sua volta, spesso lo condiziona. Infatti, una volta scelte le equazioni prognostiche per le principalivariabili meteorologiche di interesse, la scelta di una loro chiusura spesso richiede che entrino a farparte del modello anche altre equazioni prognostiche. Per esempio, se si adotta una chiusura di tipoK, l’unica scelta possibile è quella delle relazioni semiempiriche con cui esprimere i coefficienti didiffusione. Viceversa, se si adotta una chiusura Mellor-Yamada di ordine superiore o una chiusa k-ε, probabilmente alle equazioni che originariamente costituivano il modello si aggiungeranno altreequazioni prognostiche (per esempio quella dell’evoluzione temporale dell’energia cineticaturbolenta);• la soluzione numerica del modello matematico. Anche se ci sono alcuni esempi di soluzioneanalitica delle equazioni fluidodinamiche (si veda per esempio il lavoro di Otte e Wyngaard, 1996)che costituiscono un modello prognostico (praticamente tutte riferite a situazioni molto idealizzate equindi di interesse pratico veramente molto limitato), nella maggioranza dei casi è indispensabileoperare una risoluzione numerica delle equazioni. Finora non è emersa una tecnica numericarisolutiva valida ed applicabile in generale e quindi, di volta in volta, si dovranno adottare strategienumeriche congruenti con il modello matematico adottato, con il computer utilizzato e con lenecessità scientifiche che si intendono soddisfare.—————————————————————————————————————- 270 -