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

10.STIMA DEI PARAMETRI DELLA TURBOLENZA ATMOSFERICA—————————————————————⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯————————v ' w'3 = 0[10.39h]e, le covarianze tra la componente w e le variabili θ e F saranno date da:w'θ ' 3 ' 2= w'θ ' 2 cos Ψ − v'θ senΨw'F ' 3 = w'F'2 cos Ψ − v'F ' 2 senΨ[10.40a][10.40b]10.2.1.4 Scelta del concetto di media e definizione del tempo di mediazioneIl metodo ECM si fonda completamente sulla possibilità di determinare il valor medio di una variabilemeteorologica e la relazione (10.24) evidenzia la possibilità di stimare tale valore medio a partiredall’insieme degli N valori istantanei raccolti durante il periodo di mediazione. Tuttavia è importantefare alcune considerazioni aggiuntive sul concetto di media in Micrometeorologia. In primo luogo èimportante ricordare che l’ipotesi di base su cui si fonda il metodo ECM è che una generica variabile φpossa essere considerata come la sovrapposizione di:• un valor medio φ che, almeno in teoria, non dovrebbe variare nel tempo,• una fluttuazione turbolenta φ’ che cambia ad ogni istante. L’ipotesi principale che si fa attorno allefluttuazioni φ’ è che siano delle realizzazioni di un processo stocastico stazionario a medianulla. Ciò implica che ad ogni istante t la fluttuazione sarà differente, però i parametri principaliche ne descrivono la statistica (per esempio i momenti di vario ordine) dovranno mantenersicostanti nel tempo.In realtà ciò non avviene e quello che si può vedere è che col tempo il valor medio delle variabilimeteorologiche può variare, anche se lentamente. Un esempio tipico è costituito dalla temperaturadell’aria che varia durante il giorno a seconda della disponibilità di radiazione solare. Oltre a ciò,un’altra cosa evidente è che la statistica del processo stocastico varia lentamente nel tempo: durante le24 ore del giorno normalmente si passa da situazioni convettive, caratterizzate da varianze moltoelevate, a situazioni stabili notturne in cui le varianze assumono valori molto inferiori. Quello che si notaè una evoluzione temporale normalmente molto lenta, che però può diventare molto più rapida inparticolari situazioni meteorologiche (passaggi di fronti, instabilità a mesoscala, ecc.). In pratica,l’applicazione del metodo ECM si fonda sull’ipotesi che l’evoluzione temporale media di unavariabile meteorologica sia sempre molto lenta e che sia sempre possibile definire un tempo T incui il fenomeno si possa definire praticamente stazionario.10.2.1.4.1 Definizione del tempo di mediazioneApparentemente, in un periodo di tempo T piccolo, il fenomeno considerato dovrebbe esseredecisamente meno irregolare e quindi decisamente più stazionario, tuttavia se T è esageratamentepiccolo la stima della varianza di una generica variabile meteorologica realizzata in questo periodo ditempo con la (10.22) potrebbe essere molto differente da quella vera. Per spiegare ciò, è necessariopassare da una visione temporale ad una visione spettrale, in cui la parte turbolenta di un segnalemeteorologico può essere considerata la sovrapposizione di molti segnali di tipo armonico: il peso diciascuna armonica lo si può valutare costruendo lo spettro della variabile, come si farà nel seguito delCapitolo.————————————————————————————————————————- 430 -