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

1. INTRODUZIONE AL PLANETARY BOUNDARY LAYER.—————————————————————————————————————Gli inquinanti tendono perciò ad accumularsi nel ML mentre sopra il PBL la loro concentrazioneè molto bassa. Essi sono trasportati dai thermals, perciò l'incapacità di questi ultimi a superare lasommità dello strato rimescolato porta come conseguenza l'intrappolamento degli inquinanti nel ML equesto spiega perché l'inquinamento atmosferico è prevalentemente localizzato entro il PBL. Tuttavia ilmeccanismo di entrainment non solo immette aria della Free Atmosphere nel PBL, ma immette nellaFree Atmosphere anche aria del PBL. Se in questa aria è presente dell'inquinante, esso si propagheràben poco disperso (la turbolenza e quindi la capacità disperdente della Free Atmosphere èestremamente limitato) per grandi distanze ed anche ad alta velocità se avrà la sventura di raggiungerequote dove è presente un vento a getto di forte intensità. Ciò spiega perché si riscontrino anchetrasporti di inquinanti a grande distanza, non altrimenti spiegabili.Il vapor d'acqua presente nel PBL ha come sorgente principale la superficie terrestre, sia a causadell'evaporazione che si produce dagli specchi d'acqua (oceani, laghi e fiumi) che della traspirazionedella vegetazione. La sua concentrazione tende a diminuire con la quota con un tasso relativamenteelevato entro il SL, mantenendosi pressoché costante nel ML. In corrispondenza dello Strato diEntrainment si assiste ad una rapida diminuzione fino praticamente ad annullarsi nella FreeAtmosphere (questo non è vero in generale, soprattutto quando si è in presenza di nubi sinottiche).Questo comportamento è molto netto e ciò è spesso utilizzato per identificare la sommità del ML dairadiosondaggi. La struttura fisica del PBL costituisce anche per l'umidità presente in aria una trappolada cui è ben difficile sottrarsi.Per quanto riguarda il profilo verticale della velocità del vento, va rilevato che la condizione di no-slipdetermina una velocità nulla in prossimità del suolo (non esattamente al suolo, come si vedrà nelseguito, ma in corrispondenza ad una quota piccola, ma variabile a seconda delle dimensioni verticaletipiche degli elementi presenti al suolo che ne determinano la rugosità). Col crescere della quota, lavelocità del vento aumenta in maniera circa logaritmica entro tutto lo strato superficiale. La presenza dishear nello strato superficiale è una chiara indicazione della presenza di turbolenza meccanica semprepresente in un fluido viscoso come l’atmosfera. Entro il ML la velocità del vento si mantiene circacostante e lo shear è ridotto, chiaro indice del fatto che nello strato rimescolato la produzione diturbolenza meccanica è ridotta. Viceversa nell’entrainment la velocità del vento presenta bruschevariazione adeguandosi rapidamente, con l’aumentare della quota, alla situazione a mesoscala dettatadai gradienti di pressione a grande scala (vento geostrofico).Durante il giorno l’estensione verticale del PBL non è costante, ma al contrario continua ad aumentareproporzionalmente all’immissione nel sistema di energia solare. In pratica è minima nelle prime ore dellamattina, quando è prevalente l'influenza della pura turbolenza meccanica, ed aumentaproporzionalmente all’integrale di energia solare fino al tramonto quando decade molto rapidamente incorrispondenza dell’interruzione di apporto energetico solare. A questo punto il PBL convettivo inizia adistruggersi. Per prima cosa si dissolve entro il SL il profilo a gradiente di temperatura potenzialenegativo e progressivamente anche una parte del profilo entro il ML, a cui si sostituisce un profilo ditemperatura potenziale a gradiente positivo di tipo tipicamente notturno. La cosa interessante è che ilprofilo termico nella parte alte del PBL risulta abbandonato ad un lento decadimento e spesso risultaancora visibile il giorno successivo. Questo strato di vecchio PBL abbandonato prende il nome diResidual Layer (RL).1.2.3.2 Il PBL StabileSe prendiamo in considerazione una tipica situazione notturna, notiamo che essa risulta molto menodefinita e chiara della situazione diurna. L'aria continuare ad essere in una situazione turbolenta, tuttavia—————————————————————————————————————- 31 -