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D O C U M E N TO S DE TRABAJO
3.5 Estabilidad convectiva y dilución de la contaminación. Turbulencia
y Capa Límite Planetaria
(En esta sección seguiremos parcialmente el análisis de la difusión atmosférica
de contaminantes que realiza Ronald Kathren en “Radioactivity in the
environment». Harwood Academic Publishers. 1984).
La turbulencia suele ser el principal factor de mezcla de los contaminantes en
la atmósfera. El tratamiento matemático del flujo turbulento es muy complicado,
por eso se suelen analizar los movimientos de masas de aire sin considerar, en
primera aproximación, la turbulencia. Al resultado de ese primer análisis se
incorporan los resultados del análisis estadístico de la turbulencia:
1. La energía de la turbulencia es mayor en masas de aire inestables y
menor en el aire estable.
2. La energía de la turbulencia horizontal es algo mayor que la turbulencia
vertical.
3. En una atmósfera estable, la fluctuaciones turbulentas tienen corta
duración, normalmente del orden de unos segundos o menos. En una
atmósfera inestable la duración típica es mayor, del orden de minutos
debido a la participación de la convección.
4. La turbulencia aumenta con la altura como resultado de disminuir el
amortiguamiento que produce el suelo. Por tanto en altitudes elevadas
encontramos fluctuaciones turbulentas con tiempos propios mayores.
5. La energía turbulenta aumenta con la velocidad del viento.
6. La turbulencia es mayor sobre superficies rugosas que sobre superficies
suaves.
El transporte y difusión de contaminantes en la atmósfera depende, además de
la difusión de remolinos turbulentos, de otros factores. La velocidad del viento
afectará a la disminución de concentración del contaminante (dilución) e
indicará la dirección en que serán transportados. La estabilidad atmosférica
determina el grado de difusión de los contaminantes emitidos por chimeneas y
fuentes puntuales.
Turbulencia
La turbulencia atmosférica puede tener un origen mecánico (convección
forzada), relacionada con cambios rápidos en el viento promedio de unos
puntos a otros próximos, o ser de origen térmico (convección libre). Durante el
día, el calentamiento de la superficie y las grandes variaciones de velocidad
con la altura (cizalladura del viento) dan lugar a una formación continua de
remolinos turbulentos. Estos remolinos son los responsables de una mezcla
eficiente y de los intercambios de masa, energía térmica y momento, a través
de la capa límite planetaria.
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