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

9 - TECNICHE PER L’OSSERVAZIONE DEL PBL.—————————————————————————⎯⎯——————————funzionamento di un tale sistema.La misura del profilo termico verticale è basata sull’interazione di onde acustiche edelettromagnetiche nell’atmosfera. Nella sua essenza il metodo consiste di un potente generatoreacustico che lancia verso l’alto un breve treno d’onde sinusoidali. La velocità istantanea di questosegnale via via che si innalza dipende dalla radice quadrata della temperatura locale. Questa velocitàviene continuamente rilevata da terra mediante un radar Doppler. Il rilevamento è reso possibile dalfatto che l’intensa pressione dell’onda acustica influisce localmente sull’indice di rifrazioneelettromagnetico dell’aria in modo da dar luogo ad un radioeco. Il diagramma delle velocità misurate infunzione del tempo trascorso dal momento del lancio dell’impulso acustico, permette di tracciaredirettamente l’andamento della temperatura in funzione della quota.Fig. 9.50: Sistema integrato RASS-SODARIl suono è un’onda elastica che implica variazioni periodiche di pressione nel volume ove si propaga.Un’onda elettromagnetica che viaggia nell’aria è sensibile alla pressione di almeno due gas componenti,che sono dotati di momento polare: l’ossigeno e il vapor d’acqua. Il suo indice di rifrazione dipende dallapressione e dalla temperatura dell’aria. Quando un’onda piana incontra una discontinuità tra duesemispazi il cui indice di rifrazione varia di ∆n r , in corrispondenza di tale discontinuità tale onda presentaun indice di riflessione pari a (∆n r /2) 2 . Immaginiamo che questa discontinuità derivi da un’onda acusticache comprime ed espande l’aria adiabaticamente e che possieda una densità di potenza pari a S a .Senza entrare nei dettagli, in questo caso:2−132( n 2) = 1.51⋅10S η / T∆ [9.77]raadove η a è l’impedenza acustica dell’aria (~ 420 Nsm -3 a 15ºC e al livello del mare). La (9.77) permetteuna valutazione quantitativa dell’effetto riflettente di un’onda acustica su un’onda elettromagneticanell’ambito delle radiofrequenze. E’ chiaro che si tratta di un fenomeno molto difficile da rilevaresperimentalmente; ad esempio per una densità di potenza acustica di 10 W/m 2 l’indice di rifrazioneelettromagnetico varia di qualche decimilionesimo. Per realizzare un’esperienza che metta in luce ilfenomeno occorre perciò usare una serie di accorgimenti atti a massimizzarlo. Si è quindi ricorsi allasoluzione schematizzata in Fig. 9.51.Nel punto P è posto il generatore acustico che irradia verso l’alto un’onda sonora che, in assenza di———————————————————————————⎯⎯————————- 395 -