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

9 - TECNICHE PER L’OSSERVAZIONE DEL PBL.—————————————————————————⎯⎯——————————Per quanto riguarda le misure di turbolenza (deviazioni standard delle tre componenti del vento e lecovarianze con altre misure meteorologiche veloci, come la temperatura) sono possibili due sensori. Ilprimo è il glorioso anemometro Gill UVW, strumento meccanico dalla concezione geniale e dalleprestazioni estremamente interessanti che, nei decenni passati, ha costituito lo strumento per eccellenzaper la misura della turbolenza atmosferica. Oggi, con la disponibilità degli anemometri ultrasonicitriassiali, l’importanza del Gill UVW si è ridotta di molto. Questi ultimi, come sarà mostrato nel seguito,hanno anche la possibilità di misurare la temperatura virtuale dell’aria e ciò attribuisce al sonico anchela funzione di sensore di temperatura veloce. Con queste caratteristiche, il sonico è lo strumentoprincipe per la misura non solo del valore medio delle componenti del vento, ma anche dellatemperatura virtuale dell’aria, delle relative deviazioni standard e delle covarianze tra tutte questegrandezze e quindi, in ultima analisi, del flusso di quantità di moto e di calore sensibile. Dato chepraticamente tutti i sonici consentono di acquisire anche segnali esterni provenienti da altri sensorimeteorologici veloci, come per esempio segnali di umidità dell’aria, CO 2 ecc., il sonico può in questocaso estendere le proprie capacità alla determinazione dei flussi di altre variabili, come il flusso di calorelatente, il flusso di vapor d’acqua e di altri gas per cui siano disponibili sensori veloci. La presenza delsonico ha consentito lo sviluppo completo di quella tecnica diretta di stima dei parametri caratteristicidella turbolenza atmosferica, nota come Eddy Covariance di cui si tratterà ampiamente in seguito.Da ultimo va sottolineata la presenza di un tipo particolare di anemometro, l’anemometro a filo caldo,noto da lungo tempo ma caratterizzato da una notevole complessità di uso e da una intrinseca fragilità.Il suo impiego è sempre stato limitato in laboratorio (galleria a vento), ma l’evoluzione tecnologica cheanche in questo settore ha avuto luogo, ha portato negli ultimi tempi alla realizzazione di sensori adattialle misure di routine. Attualmente sono disponibili sensori di questo tipo robusti ed affidabili, concepitinon tanto per la misura della turbolenza, quanto per la misura dei parametri medi del vento orizzontale,in diretta concorrenza al sonico bidimensionale nella sostituzione della gloriosa coppia coppe/vane.Nei paragrafi seguenti verranno descritti nel dettaglio i diversi tipi di anemometri attualmente impiegatiin meteorologia e micrometeorologia. Quelli descritti non sono tutti gli anemometri sviluppati e presentisul mercato, ma solo quelli più interessanti e più usati nella pratica.9.8.1.1 Anemometro a coppeGeneralitàL’anemometro a coppe (cup anemometer) è uno dei più antichi anemometri realizzati e sicuramente èil più impiegato nelle stazioni meteorologiche convenzionali ed il suo compito è la misura della velocitàorizzontale del vento. E’ uno strumento robusto, economico, semplice da montare e da manutenere,spesso caratterizzato da una notevole precisione, tuttavia il suo impiego in misure micrometeorologichepresenta alcuni limiti a causa delle proprietà dinamiche che lo caratterizzano. Dal punto di vistageometrico (Fig.9.13) è costituito da tre o più superfici cave (coppe) che normalmente hanno la formadi calotte sferiche o coni, forma che presenta una resistenza aerodinamica diversa a seconda che ilflusso d’aria investa la superficie dalla parte concava o convessa. Queste coppe, equidistantiangolarmente una dall’altra, sono collegate rigidamente in modo da formare un equipaggio rotantecollegato a cuscinetti che ne permettono il movimento, limitandone gli attriti. Il sistema rigido costituitodalle coppe, in presenza di vento si pone in rotazione e dalla sua velocità di rotazione si deduce lavelocità orizzontale del vento. La velocità di rotazione viene trasdotta tipicamente in due modi:• per mezzo di un fotoaccoppiatore, che fornisce in uscita un treno di impulsi con frequenzaproporzionale alla velocità di rotazione,———————————————————————————⎯⎯————————- 338 -