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n.13 marzo 2014
dotate di sensori posti a varie quote
o strumenti di remote sensing
come il moderno Rass (Radio
Acoustic Sounding System).
La stabilità atmosferica, che
dipende dal gradiente termico
verticale, si può definire come la
capacità dell’atmosfera di favorire i
moti verticali di una particella di aria
che si muove in essa (instabilità) o
di ostacolarli (stabilità).
Per valutare la stabilità atmosferica
si confronta il gradiente termico
riscontrato nell’atmosfera con il
valore di -1 K/hm, detto gradiente
adiabatico secco: se il gradiente è
minore, l’atmosfera è instabile, se
è uguale l’atmosfera è neutra, se
è maggiore o addirittura positivo,
come con l’inversione termica, si ha
atmosfera stabile.
Conoscere informazioni sulle
condizioni di stabilità atmosferica
in un sito è importante perché
l’atmosfera instabile facilita la
diffusione dell’inquinante, mentre
l’atmosfera stabile la ostacola. In
genere nell’arco delle ventiquattrore
in un sito le condizioni di stabilità
variano.
La stabilità atmosferica influisce
anche sulla risalita
6
h dei
pennacchi di fumo caldi emessi
dalle ciminiere: la risalita nel caso
di atmosfera stabile è di altezza
minore.
Per il calcolo della risalita, nel caso
di emissioni di grandi impianti,
Briggs ha proposto formule che
sono diverse a secondo che
l’emissione avvenga in atmosfera
stabile o instabile/neutra.
Ricadute al suolo degli
inquinanti
Per la stima delle ricadute al suolo
degli inquinanti atmosferici emessi
dalle ciminiere, si utilizza spesso
il semplice modello gaussiano a
pennacchio, in cui si suppone che
l’altezza effettiva di rilascio degli
inquinanti sia pari alla somma di
quella geometrica h del camino
incrementata dell’altezza di risalita
6
h del pennacchio di fumo; in ogni
sezione perpendicolare all’asse
del pennacchio si suppone che
le concentrazioni dell’inquinante
abbiano un andamento
rappresentato da curve di Gauss
parallelamente sia all’asse y sia
all’asse z , come illustrato nella
Figura 1 [5] che riguarda lo schema
di base del modello. L’emissione è
supposta costante nel tempo.
Il pennacchio trasportato dal
vento evolve in modo diverso a
secondo delle condizioni di stabilità
dell’atmosfera che si suppongono
omogenee per tutto il percorso
del pennacchio. Anche la velocità
del vento riscontrata alla quota h
di rilascio è supposta costante, in
direzione, verso e intensità, in tutto
lo strato d’atmosfera in cui viaggia il
pennacchio.
I coefficienti di dispersione
verticale sz e orizzontale sy ,
che figurano nella formula del
modello, dipendono dal sito e dalle
condizioni di stabilità; il loro valore,
più elevato per atmosfera instabile,
aumenta con la distanza x misurata
sottovento al camino.
Si noti che nella Figura 1 il camino
è posto nell’origine degli assi e
l’asse x è parallelo alla velocità del
vento, nella cui direzione si muove
il pennacchio. La concentrazione
dell’inquinante in un punto è
funzione delle coordinate x, y, z del
punto. Al suolo dove è z=0 , le più
elevate concentrazioni nonché la
massima concentrazione si hanno
lungo l’asse x.
Un’atmosfera instabile può
provocare al suolo elevate
concentrazioni perché il
pennacchio (Figura 4, camino 2)
per i moti verticali a cui è soggetto
(looping) può ricadere in prossimità
della sorgente senza essere
stato ancora sufficientemente
diluito. Se invece l’atmosfera è
stabile, il pennacchio rimane per
lunghe distanze lontano dal suolo
(fanning) dove si hanno basse
concentrazioni.
La massima concentrazione al
suolo è inversamente proporzionale
al quadrato dell’altezza effettiva di
rilascio H e si ha a una distanza
x che è tanto maggiore quanto
maggiore è H.
Se un pennacchio emesso da una
ciminiera in un’atmosfera stabile
viene raggiunto nel suo percorso
da uno strato instabile che sale
dal suolo, si ha il fenomeno della
fumigazione che comporta elevate
concentrazioni d’inquinanti che non
variano più con la quota.
Fumigazione del pennacchio nei
siti costieri
Nei siti costieri si ha la fumigazione
per l’avvezione di aria fredda e
stabile proveniente dal mare (o
lago) sul suolo più caldo, come
durante la brezza di mare. A tal
proposito si noti che se un camino
si trova in un tale sito si hanno
condizioni di dispersione diverse a
seconda che il vento spiri da terra
o dal mare.
Nella Figura 2 [5] in a) si suppone
che di giorno il vento soffi dalla terra
più calda rispetto al mare (o lago);
il profilo verticale di temperatura
T(z) dell’aria sulla terra avrà un
andamento del tipo illustrato in a),
profilo 1, con gradiente termico
negativo al crescere della quota z
(atmosfera instabile). Si noti che
nella figura sono indicate sommità
e base dell’inversione termica.
Quando l’aria procede il suo
cammino sull’acqua più fredda
della terra, si ha un progressivo
raffreddamento degli strati vicini ad
essa e ad una certa distanza si ha
un profilo di temperatura dell’aria
caratterizzato da inversione
termica, profili 2 e 3, che sostituisce
parzialmente il precedente profilo.
Lo strato d’aria in cui tale inversione
si manifesta, cresce in altezza
all’aumentare della distanza dalla
costa.
Se invece si ha brezza di mare
Figura 2
Figura 1
Asse del pennacchio
