Diario di una stazione (micro-)meteorologica urbana – Prima puntata: Nascita

Antefatto

Correva il… Mah. 2015?

Certe date la memoria fa fatica a ricordarle: non sono come le nascite vere. O, forse, sì? Nel caso, però, per così dire “in miniatura”.

Perché a Servizi Territorio avevamo bisogno di un “muletto”, una stazione di misura esattamente uguale a quelle che avremmo di lì a poco consegnato per un grosso lavoro, in modo da essere assolutamente sicuri che il sistema di acquisizione non contenesse errori 🙂    E soprattutto, una volta scoperti i “bachi” mancanti all’appello, avremmo avuto modo di correggerli.

Missione compiuta. E poi…

La stazione è rimasta lì, sul tetto dell’ufficio, con il suo bellissimo anemometro ultrasonico tri-assiale USA-1 della Metek GmbH, ed un esemplare “arricchito” del nostro sistema eddy covariance MeteoFlux Core V2 (scusate le parolacce)..

Posizione della stazione micro-meteorologica sperimentale di Cinisello Balsamo. Vista di dettaglio del punto di misura.
Una vista più in grande della collocazione della stazione micro-meteorologica sperimentale di Cinisello Balsamo

Con vergogna, devo confessare che me la sono dimenticata lì, la stazione…

La pressione del collaudo era finita, tutto bene, si poteva passare ad altre cose più urgenti, più o meno frenetiche.

Lei intanto, la stazione, acquisiva, elaborava, registrava…

Anni dopo, chiedendo al mio sistema di fare un elenco dei nodi di rete, ne noto uno il cui indirizzo mi diceva qualcosa…

Attimi di rossore. La stazione sul tetto!

Era rimasta là, abbandonata, lontana dal cuore, ma, accesa (consumando così poco che non c’eravamo accorti della sua esistenza in vita).

Tento di collegarmi.

Non ci posso credere.

Dati, dat, dati.

Una montagna.

Per tutto questo tempo, il mio cucciolo MeteoFlux Core ha compiuto indefessamente la sua missione. Povera stella, senza che nessuno glie lo chiedesse.

“Il bello dei sistemi embedded, quando funzionano,” mi dissi, “fanno le loro cose stando nell’ombra, senza farsi notare.”

E, col regalo di qualche gigabyte di dati grezzi sonici…

Un’occasione inattesa

Dire che il tetto dell’ufficio di Servizi Territorio sia un sito di misura ideale, ecco…

Però, siamo proprio in mezzo all’urban canopy, come dicono gli esperti veri: quella parte di atmosfera tra tetti, balconi, terrazze, vie. Sopra la città, ma non tanto da lasciar libera l’aria di fluire come meglio crede.

La canopea urbana (?) (spero la parola esista davvero, comunque, è “quella roba lì”) è, anche, sede di fenomeni importantissimi. E’ lì, che la città e l’aria scambiano energia, schifezze, e quant’altro. Ed è lì, che la turbolenza ed il flusso dell’aria assumono caratteristiche tutte loro.

Insomma: cercando di collaudare il nostro MeteoFlux Core, eravamo riusciti a costruire, senza averlo pianificato, una stazione micro-meteorologica urbana.

Micro-meteorologica?

Una stazione insolita

Le stazioni meteorologiche sul tetto, o sul balcone, abbondano, e dunque una più, una meno non fa poi una gran notizia.

Questa, però, è micro-meteorologica: non è proprio la stessa cosa.

Al centro, l’anemometro ultrasonico tri-assiale USA-1 della stazione micro-meteorologica urbana di Servizi Territorio srl. Più in basso a sinistra vediamo invece gli strumenti della stazione “Cinisello Balsamo” della rete urbana della Fondazione OMD (Osservatorio Meteorologico di Milano Duomo).
Da solo, l’anemometro ultrasonico USA-1 misura, ad altissima risoluzione, le tre componenti del vento e la temperatura “virtuale” (comprensiva degli effetti dell’umidità) dell’aria.

Vediamo, allora, di capirci qualcosa.

Cenni minimi di micro-meteorologia.

Il prefisso “micro” ci suggerisce che la micro-meteorologia non ha molto a vedere con le previsioni del tempo, od il moto delle grandi masse d’aria. Evoca, piuttosto, un concetto di “piccolo”. Ma: piccolo quanto?

Meglio che ci rifacciamo ad una definizione assestata.

Secondo Glickman (Glickman, 2000)

“La micro-meteorologia è la parte di meteorologia che si occupa delle osservazioni e dei processi che si svolgono alle scale più piccole dello spazio e del tempo, approssimativamente più piccole di 1 chilometro ed 1 giorno. I processi micro-meteorologici si limitano a sottili strati che risentono dell’influenza diretta della frizione (fenomeni a scala leggermente maggiore come le termiche convettive non sono parte della micro-meteorologia). Quindi, il soggetto della micro-meteorologia è la parte più bassa dello Strato Limite Planetario (PBL), cioè, in particolare, lo Strato Superficiale. I processi di scambio di energia, gas, eccetera, tra l’atmosfera e gli elementi della sottostante superficie (suolo, acque, vegetazione) ne sono soggetti importanti.”

La definizione lascia nel vago i fenomeni micro-meteorologici, ma qui possiamo far ricorso all’esperienza di tutti i giorni:

  • E’ di sicuro appannaggio della micro-meteorologia la diffusione turbolenta, con applicazioni alla dispersione di inquinanti in atmosfera, ma anche di pollini, spore, animaletti.
  • Certamente, anche, appartengono alla micro-meteorologia i flussi turbolenti verticali (quindi tra superficie e atmosfera) di calore, vapore acqueo, anidride carbonica, metano, ammoniaca, …

Una presentazione divulgativa dei principali fenomeni micro-meteorologici, scritta in Italiano, si può trovare nel primo capitolo  del libro (Sozzi et al, 2002). Di questo bel testo, ormai da tempo fuori catalogo, è possibile trovare versioni PDF scaricabili, per esempio al sito di ARPA Lazio.

E quindi ci siamo…

Ciò che avviene sopra il tetto di Servizi Territorio dunque, appartiene a tutti gli effetti al campo della micro-meteorologia.

Di più: siamo certamente in città, e dunque in un ambiente micro-meteorologico di tipo urbano – in particolare, dei sotto-tipi “LCZ 2/3/E” (Oke et al, 2017).

Cos’è che compone una stazione micro-meteorologica?

Le componenti chiave di una stazione micro-meteorologica sono:

  • Un anemometro ultrasonico tri-assiale (come l’USA-1 della stazione di Cinisello Balsamo).
  • Un sistema di acquisizione ed elaborazione in tempo reale (una unità eddy-covariance MeteoFlux Core V2, nel caso della stazione di Cinisello).

A queste possono aggiungersene altre, ad esempio radiometri ed altri sensori più o meno esoterici.

Un primo esempio di dati (senza commento, per ora)

Le stazioni micro-meteorologiche misurano grandezze “in più”, rispetto alle stazioni meteorologiche tradizionali.

Una di queste grandezze in più, di cui in questa prima puntata non diciamo nulla, è la velocità verticale del vento.

Distribuzione empirica della componente verticale del vento.

Nelle puntate che seguiranno riprenderemo questa ed altre grandezze. E, cercheremo di trarne vantaggio.

Fonti e riferimenti

  • (Glickman, 2000) T.S. Glickman (ed.), Glossary of Meteorology, American Meteorological Society, 2000
  • (Oke et al., 2017) T.R. Oke, G. Mills, A. Christen, J.A. Voogt, Urban Climates, Cambridge University Press, 2017
  • (Sozzi et al., 2002) R. Sozzi, T. Georgiadis, M. Valentini, Introduzione alla turbolenza atmosferica: Concetti, stime, misure, Pitagora Editrice, 2002

 

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