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

9 - TECNICHE PER L’OSSERVAZIONE DEL PBL.—————————————————————————⎯⎯——————————le temperature sono espresse in K), risulta corretta la seguente espansione in serie di Taylor:cioè:t4 3= Tb+ Tt( T − T )4T 4 [9.64]t4 3− Tb= Tttb( T − T )4T 4 [9.65]tbpertanto il bilancio energetico si riduce alla relazione seguente:3( 4 T + k d + h) ⋅ ( T − T )*aQ = εσ 2[9.66a]ttbSe le due superfici del radiometro sono protette da una cupola trasparente alla radiazione, la convezioneviene annullata e quindi nella (10.52a) h si annulla. Si avrà quindi che:3( 4 T + k d) ⋅ ( T − T )*aQ = εσ 2[9.66b]ttbSe ora consideriamo alcuni valori reali e immaginiamo che il disco sia in alluminio, allora k sarà pari a236 Wm -1 K -1 e se d è pari a 5 mm, 2k/d = 9.4⋅10 4 , mentre 4εσT t 3 ≈ 6. Pertanto la relazione precedentesi può semplificare come:( k d) ⋅ ( − )aQ* = 2 T tT [9.66c]bA parte un coefficiente di taratura, Q* risulterà quindi direttamente proporzionale alla differenza tra latemperatura delle due superfici e, quindi, alla tensione prodotta dalla termopila.9.8.7 MISURA DI FLUSSO DI CALORE NEL SUOLOIl flusso di calore che si instaura all’interno del terreno è un parametro che riveste notevole importanzain idrologia e in agrometeorologia. Per quanto riguarda gli aspetti micrometeorologici, sarebbeimportante poter misure il termine G 0 del bilancio energetico superficiale, cioè il flusso di caloreverticale che si instaura tra la superficie del terreno e l’aria sovrastante. Date le difficoltà praticheinsite nella realizzazione di un tale tipo di misura, normalmente si procede alla misura del flusso verticaledi calore entro il suolo ad una profondità estremamente ridotta (pochi centimetri). Come si vedrà nelCap.10, da tale misura e da misure aggiuntive di temperatura entro il suolo è possibile una stimasufficientemente accurata di G 0 .La misura del flusso verticale di calore entro il suolo si realizza mediante la piastra di flusso(Fig.9.40). In sostanza tale sensore è costituito da un piccolo disco dello spessore di pochi millimetriattorniato da una corona circolare che, come si vedrà, ha la funzione di minimizzare gli effetti di bordo.Se consideriamo l’elemento sensibile centrale (il sensore vero e proprio), esso è un dico di pochicentimetri di diametro di materiale plastico all’interno del quale è inserita una termopila, cioè unnumero rilevante di termocoppie collegate in serie, come indicato in Fig. 9.41.A fronte di un flusso di calore verticale che attraversa la piastra, si stabilirà tra le due superficidell’elemento sensibile una differenza di temperatura. Se fosse presente una sola termocoppia taledifferenza di temperatura darebbe luogo ad una debole differenza di potenziale ∆V. Se il numero ditermocoppie che costituiscono la termopila è N, allora il sensore fornirà in uscita una differenza di———————————————————————————⎯⎯————————- 380 -