Modellazione numerica di processi di dispersione in atmosfera: applicazione alla conca di Bolzano
Autore
Gianluca Antonacci - Università degli Studi di Trento - [1998-99]
Documenti
Abstract
Questo lavoro si propone di elaborare un modello per studiare la dispersione di inquinanti in atmosfera di valle. A partire dal modello ''Valdrift'' (Allwine et al., 1996) si è sviluppato un metodo matematico per riprodurre le condizioni meteorologiche che si verificano durante lo sviluppo dello strato limite convettivo e dei processi di dispersione che ivi si realizzano. Il modello numerico è stato implementato mediante uno schema alle differenze finite che tiene conto dell'orografia reale.
Tre aspetti in particolare sono presi in considerazione: il profilo di vento generato dal riscaldamento del fondovalle, la rimozione dello strato stabile notturno nelle valli alpine, la diffusione degli inquinanti rilasciati in atmosfera da sorgenti puntuali o diffuse. La parte dinamica è basata su uno schema a tubi di flusso. Viene considerata solamente la componente del vento nella direzione dell'asse della valle; l'intensità del vento è una funzione variabile nel tempo e nello spazio. La parte termodinamica del modello simula l'evoluzione della struttura verticale di temperatura durante la rimozione dell'inversione termica. Il flusso di calore sensibile è ottenuto dal calcolo della radiazione solare, tenendo conto delle ombre dovute alle montagne ai lati della valle, in funzione delle diverse variabili (data, coordinate geografiche, azimut e zenit del sole, esposizione dei versanti). La topografia della valle è dedotta dal modello digitale del terreno fornito dall'ufficio Cordinamento Territoriale della Provincia di Bolzano.
Un primo risultato consiste nella determinazione dello spessore dello strato limite convettivo e, di conseguenza, della stabilità atmosferica tramite il calcolo di opportuni coefficienti di diffusione turbolenta. L'equazione della dispersione utilizza come input l'immissione di contaminante, i parametri di stabilità ed il campo di vento su una sezione della valle, e fornisce la concentrazione di inquinante in ognuna delle celle in cui il volume della valle è diviso.
Il modello numerico, configurato per simulare un ciclo diurno, è stato sviluppato al fine di prevedere i processi di convezione e diffusione che determinano il destino degli inquinanti emessi dall'inceneritore di Bolzano. È stato inoltre effettuato un test con una sorgente lineare, quale è l'autostrada, al fine di verificare la validità del modello.
Tre aspetti in particolare sono presi in considerazione: il profilo di vento generato dal riscaldamento del fondovalle, la rimozione dello strato stabile notturno nelle valli alpine, la diffusione degli inquinanti rilasciati in atmosfera da sorgenti puntuali o diffuse. La parte dinamica è basata su uno schema a tubi di flusso. Viene considerata solamente la componente del vento nella direzione dell'asse della valle; l'intensità del vento è una funzione variabile nel tempo e nello spazio. La parte termodinamica del modello simula l'evoluzione della struttura verticale di temperatura durante la rimozione dell'inversione termica. Il flusso di calore sensibile è ottenuto dal calcolo della radiazione solare, tenendo conto delle ombre dovute alle montagne ai lati della valle, in funzione delle diverse variabili (data, coordinate geografiche, azimut e zenit del sole, esposizione dei versanti). La topografia della valle è dedotta dal modello digitale del terreno fornito dall'ufficio Cordinamento Territoriale della Provincia di Bolzano.
Un primo risultato consiste nella determinazione dello spessore dello strato limite convettivo e, di conseguenza, della stabilità atmosferica tramite il calcolo di opportuni coefficienti di diffusione turbolenta. L'equazione della dispersione utilizza come input l'immissione di contaminante, i parametri di stabilità ed il campo di vento su una sezione della valle, e fornisce la concentrazione di inquinante in ognuna delle celle in cui il volume della valle è diviso.
Il modello numerico, configurato per simulare un ciclo diurno, è stato sviluppato al fine di prevedere i processi di convezione e diffusione che determinano il destino degli inquinanti emessi dall'inceneritore di Bolzano. È stato inoltre effettuato un test con una sorgente lineare, quale è l'autostrada, al fine di verificare la validità del modello.
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