di  -  lunedì 6 luglio 2009

Dopo avere lungamente parlato delle emissioni inquinanti nei precedenti post (SOx , NOx , Particolato), concludiamo ora la trattazione relativa al trattamento delle emissioni parlando di “dispersione in atmosfera degli inquinanti“.

L’ATMOSFERA

L’atmosfera è costituita da una massa d’aria stimata in circa 5.3×10^18 kg, ovvero 5.3 milioni di miliardi di tonnellate di aria.

Quando si parla di atmosfera è importante sottolineare che essa viene tipicamente suddivisa in 4 zone caratterizzate da condizioni termodinamiche differenti tra di loro, in particolare si parla:

  • TROPOSFERA : si estende per circa 10 – 12km dalla superficie terrestre (circa 18km in corrispondenza dell’equatore)

La troposfera contiene circa l’80% di tutta la massa d’aria e circa tutto il vapore acqueo presenti nell’atmosfera e presenta un profilo di temperatura decrescente con la quota.

Tale profilo di temperatura origina forti fenomeni turbolenti che favoriscono il rimescolamento di questo strato.

La temperatura decresce di circa 5 – 7°C/km.

  • STRATOSFERA : nella stratosfera il profilo di temperatura è inverso rispetto alla troposfera, ovvero cresce con la quota e questo porta ad una notevole stabilità di questa parte di atmosfera, pertanto gli inquinanti che la raggiungono possono venire trattenuti per lungo tempo prima di essere re-immessi nella troposfera.

Stratosfera e troposfera nell’insieme contengono oltre il 99% dell’aria atmosferica e si estendono fino ad una quota di circa 50km (pertanto la stratosfera risulta estendersi per circa 32 – 40 km in funzione della latitudine).

  • MESOSFERA : al di sopra della stratosfera si trova uno strato avente profilo di temperatura nuovamente decrescente con la quota, pertanto caratterizzato da forte instabilità atmosferica.
  • TERMOSFERA : l’ultimo strato è caratterizzato da una ulteriore inversione di temperatura, presentando un profilo crescente con la quota, e pertanto caratterizzato da una notevole stabilità.

Tale strato, in virtù della presenza di particelle ionizzate, è anche nota come IONOSFERA.

PROFILI DI TEMPERATURA, CORRENTI E CLASSI DI STABILITA’

Come appena esposto, risulta evidente che l’atmosfera presenta un comportamento complesso, ed in aggiunta al profilo verticale di temperatura bisogna sottolineare che sono presenti anche delle celle di circolazione a livello planetario, come mostrato nella seguente figura:

circolazione aria

Il profilo di temperatura, pur rispettando il particolare andamento (crescente o decrescente) tipico dello strato in cui ci si trova, può discostarsi dal “gradiente adiabatico di temperatura” con fenomeni che possono favorire la stabilità o l’instabilità atmosferica, e con essa la dispersione o meno degli inquinanti.

Convenzionalmente l’atmosfera si suddivide in 7 classi di stabilità (Pasquil & Gilford – 1961) indicate con le lettere da A a G.

La classe A rappresenta la classe di maggiore instabilità, la classe G la classe di maggiore stabilità, la classe D rappresenta una condizione “neutra”.

Tali classi sono definite a partire da una combinazione delle condizioni atmosferiche (velocità del vento, insolazione, nuvolosità).

Per città come Torino, Milano, Firenze e Bologna la condizione prevalente è di tipo stabile (classi F e G), mentre città come Cagliari, Bari, Palermo vedono una prevalenza della classe D.

Per valutare la velocità del vento ad una determinata quota si utilizza una relazione di tipo esponenziale che correla la velocità del vento ad una determinata quota a partire dalla rugosità del terreno e dal dato noto di velocità ad una quota definita:

u2 = u1*(z1/z2)p

u2 rappresenta la nuova velocità alla quota z2, mentre z1 e u1 rappresentano rispettivamente la quota di riferimento e velocità del vento a tale quota, inoltre p rappresenta un parametro adimensionale che funzione della rugosità del terreno e delle condizioni atmosferiche (ricavabile da tabelle apposite).

Sostituendo dei valori nell’equazione precedente si ottiene un profilo sempre crescente in maniera esponenziale con la quota, la cui ripidezza dipende dal parametro p.

velocità_vento

Il prossimo post concluderà questa trattazione entrando maggiormente nel merito della dispersione degli inquinanti nell’atmosfera in relazione alle condizioni atmosferiche e di emissione.

4 Commenti »

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  • # 1
    megawati
     scrive: 

    Veramente nella mesosfera l’aria non è affatto instabile. Anzi, è talmente stabile e ferma che in questa zona i gas si stratificano per diffusione: più sono leggeri più la loro concentrazione aumenta con la quota.

    Dove sono state prese queste informazioni?

  • # 2
    Simone (Autore del post)
     scrive: 

    @ megawati

    La mesosfera come scritto nel post è caratterizzata da un profilo termico decrescente con la quota, e questo è indice di instabilità, tra l’altro la mesosfera alle quote più elevate è caratterizzata da venti estremamente elevati…

    Le informazioni provengono da testi e materiale universitario, ma è possibile trovare le stesse informazioni in rete (ad esempio http://it.wikipedia.org/wiki/Mesosfera oppure http://it.encarta.msn.com/encyclopedia_981525258/Mesosfera.html)

  • # 3
    La dispersione degli inquinanti in atmosfera (2a parte) - Appunti Digitali
     scrive: 

    […] Riprendiamo e concludiamo conquesto post la trattazione sulla dispersione degli inquinanti iniziata nel precedente post. […]

  • # 4
    Energia e Futuro - il punto sulla rubrica a sei mesi dalla nascita - Appunti Digitali
     scrive: 

    […] Inquinanti, dispersione e trattamento (4 – 5 – 6 – 7 – 8 – 9 – 10 – 11): una lunga serie di post dove sono state presentate le emissioni inquinanti relative agli […]

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