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Estabilidad de la atmósfera

Las distintas clases de estabilidad dependen de las condiciones meteorológicas. En general, las condiciones neutrales aparecen el 80% del tiempo. Las condiciones neutrales se suelen dar con cielos nublados. En este caso, la dispersión de contaminantes en la atmósfera es debida a turbulencias mecánicas más que a turbulencias de origen térmico. De esta manera, la atmósfera puede ser inestable, neutra o estable. Pasquill estableció una clasificación de la estabilidad de la atmósfera atendiendo a las condiciones meteorológicas que producían el gradiente de temperatura ambiental. Estas condiciones dependían de la velocidad del viento (medida con anemómetro a 10m de la superficie terrestre), la radiación solar o insolación, si era de día o de noche y de la fracción de cielo nublado que había. Definió un valor K de Pasquill tal que K=1,2,3,4,5 o 6, también representado por las letras A,B,C,D,E y F para evaluar la estabilidad de la atmósfera.

La relación entre las clases de estabilidad y las condiciones meteorológicas se muestra en la siguiente tabla:

Clase de estabilidad

K de Pasquill

Situación atmósférica

A

1

Altamente inestable

B

2

Inestable

C

3

Ligeramente inestable

D

4

Neutra

E

5

Ligeramente estable

F

6

Estable

La relación entre las clases de estabilidad y las condiciones meteorológicas se muestra en la siguiente tabla:

Velocidad del viento u(10m)

Día e Insolación fuerte

Día e Insolación moderada

Día e Insolación débil

Noche y nubosidad > 4/8

Noche y nubosidad < 3/8

<2

A

A-B

B

2-3

A-B

B

C

E

F

3-5

B

B-C

C

D

E

5-6

C

C-D

D

D

D

>6

C

D

D

D

D

dónde la velocidad del anemómetro está medida a 10m de altura. El preprocesador meteorológico de DISPER es mucho más sofisticado que la tabla anterior y considera un rango de vientos mucho más detallado. La velocidad del viento varía con la altura y se suele medir a 10m de altura sobre el suelo u₁₀. Tiene un valor nulo en la superficie del terreno y va aumentando a medida que nos elevamos hasta estar fuera de la influencia de los edificios y de la topografía. En una zona rural es de unos 250m mientras que en una urbana es de unos 500m, aunque estos valores no están del todo claros ya que en la bibliografía nos podemos encontrar valores de 500m y 1000m respectivamente. Para determinar la velocidad a cualquier altura u_z se utiliza la ley de semejanza de la potencia.

u_z=u₁₀(z/z₁₀)^p

siendo z la altura contada desde la superficie del terreno y z₁₀=10m. El exponente p depende de la clase de estabilidad de la atmósfera y de si nos encontramos en terreno rural o urbano. DISPER evalúa automáticamente la ecuación anterior indicando la altura del anemómetro y la del punto de salida. Si estudiamos como varía la dirección del viento en un punto a lo largo del tiempo nos encontraremos con que éste fluctúa. Aumentando la inestabilidad, aumentaremos la desviación lateral del viento llegando hasta los 25⁰ si es altamente inestable. La desviación horizontal se ve afectada de igual manera llegando a los 15⁰ en el caso de alta inestabilidad. Las dispersiones laterales son deseables y que dispersan los contaminantes lateralmente disminuyendo su concentración en la atmósfera. Las verticales ascendentes también lo son ya que pueden dispersar el contaminante hacia arriba. Las verticales descendentes no son deseables ya que pueden aproximar el contaminante a nivel superficie del terreno con los consiguientes perjuicios medioambientales. Conociendo el gradiente de temperatura ambiente y comparándolo con el gradiente de temperatura adiabático, podemos estimar la estabilidad atmosférica y, por consiguiente, la evolución del penacho contaminante de la chimenea. Las diferentes estabilidades atmosféricas nos determinarán los valores de la desviación lateral y vertical del penacho.

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