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Title: L’area sorgente dei flussi superficiali: stima sperimentale con misure di correlazione turbolenta su piccola scala
Other Titles: Source area of surface fluxes: experimental estimate by small scale eddy correlation measurements
Authors: Arriga, Nicola
Keywords: Turbolenza Terra-Atmosfera;Correlazione turbolenta;Footprint sperimentale;Earth-Atmosphere interface turbulence;Eddy correlation;Footprint experimental estimate;AGR/05
Issue Date: 10-Feb-2009
Publisher: Università degli studi della Tuscia - Viterbo
Series/Report no.: Tesi di dottorato di ricerca. 21. ciclo
Abstract: 
In questa tesi è stato affrontato il problema micrometeorologico della quantificazione sperimentale dell’area sorgente dei flussi di massa ed energia misurati tramite la correlazione turbolenta. Nello specifico è stato studiato il comportamento di apparati strumentali tradizionalmente utilizzati per la misura di flussi turbolenti in condizioni di limitata estensione superficiale dell’area sorgente e a distanze molto prossime alla superficie di scambio, per valutare l’attendibilità di misure effettuate su scala spaziale ridotta. A tale scopo sono stati implementati tre esperimenti con
molteplici e identici sistemi di correlazione turbolenta per la stima dei flussi di anidride
carbonica. Ogni sistema è costituito da un anemometro sonico e un analizzatore di gas
nell’infrarosso a cammino aperto. Nel primo esperimento sono state esaminate le
caratteristiche delle misure turbolente a quote di misura tradizionali e insolitamente
vicine al suolo mentre nelle altre due situazioni sperimentali sono state manipolate le
sorgenti naturali e artificiali di CO2 per quantificarne la distribuzione spaziale delle
sorgenti.
Questi esperimenti hanno consentito di evidenziare quali siano i limiti principali
all’utilizzo delle strumentazioni a distanze molto ridotte, dell’ordine delle poche decine
di centimetri, dalla superficie di scambio gassoso e quali siano le varianti tecniche da
provare in queste condizioni. Inoltre le stime sperimentali dell’estensione dell’area
sorgente con i due metodi distinti dell’emissione naturale e artificiale di anidride carbonica hanno indicato una limitata estensione della superficie che influenza i sistemi di misura. I risultati sembrano mostrare una riduzione molto significativa rispetto alle dimensioni associate all’area sorgente, sia empiricamente sia considerando il modello di footprint di Schuepp, molto diffuso nella comunità scientifica.
Sviluppi futuri di questa ricerca consisteranno essenzialmente nell’utilizzo di differenti soluzioni tecniche per la misura dei flussi su piccola scala e nell’affinamento delle simulazioni dell’area sorgente dei rilevatori con i più recenti sviluppi della fluidodinamica computazionale.

In this thesis we faced the experimental evaluation of footprint of mass and
energy fluxes measured by eddy correlation technique. Specifically the behaviour of
routinely exploited systems has been tested in situation of restricted surface of the
fluxes source area and with sampling extremely close to the exchange interface, to test
the reliability of small scale measurements. With this objective three distinct experimental setups have been implemented with multiple identical equipment of eddy correlation for the estimate of carbon dioxide fluxes, each one realized with a sonic anemometer and an open path infrared gas analyzer In the first experiment characteristics of turbulence measurements have been
evaluated at different heights, both routinely used in the practice both exceptionally
close to the ground, while in the remaining two we manipulated natural and artificial sources of CO2 whose flux has been detected at different heights.
This allowed us to highlight the most limiting factors in the exploitation of turbulent measurements at very small distances, of the order of some tens of centimetres, away from the exchange surface and the technical upgrades to be tested in these situations. Moreover the experimental estimates of source area extension with the two distinct methods of natural and artificial emission of carbon dioxide indicated a
limited extension of surface influencing measurement systems. Results showed a
reduction of approximately one order of magnitude of the source area, both empirically
evaluated both using a commonly adopted analytical footprint model.
The development directions are already well delimited and consist essentially in
the use of different technical solutions for the measurements on small spatial scales and
in the improvement of the simulations of the detectors footprint with most recent
developments of computational fluid dynamics.
Description: 
Dottorato di ricerca in Ecologia forestale
URI: http://hdl.handle.net/2067/1046
Rights: If not otherwise stated, this document is distributed by the Tuscia University Open Archive under a Creative Commons 2.0 Attribution - Noncommercial - Noderivs License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.0/)
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