3.2.3 Dispersió de la fumera. Estratificació

Per a la fumera de contaminació d'una xemeneia tenim diferents possibilitats segons l'estratificació que presenta l'atmosfera. Quan hi ha un perfil superadiabàtic (Fig. 5), que implica una atmosfera molt inestable, els desplaçaments verticals són afavorits, per la qual cosa presenta fortes oscil·lacions en aquesta direcció. Es produeix l'anomenat serpenteig (looping), que implica la possibilitat de que la fumera impacti en punts dispersos del terreny proper al focus emissor, irregularment distribuïts i durant curts períodes de temps.

Figura 5: Fumera de forma serpentejant

Quan el gradient vertical de temperatura és negatiu (Fig. 6), però menys negatiu que l'adiabàtic, la fumera, com la capa atmosfèrica, s'estabilitza. Això es deu a que es troba més restringida pel que fa a la seva mobilitat vertical. La dispersió turbulenta, si és suficientment intensa, pot no haver estat anul·lada pels efectes tèrmics, de manera que la fumera s'equilibra en una forma cònica característica. El seu impacte sobre el terreny proper és poc probable i de produir-se, es deuria a la escassa alçada d'emissió o a la presència d'elevacions topogràfiques importants.

Figura 6: Fumera de forma cònica

Quan hi ha un perfil de temperatura netament positiu (Fig. 7), indicatiu d'una capa atmosfèrica estable, la fumera es troba atrapada en el nivell d'emissió, ja que el seu moviment vertical està absolutament impossibilitat. Es parla llavors d'una fumera estesa horitzontalment (fanning).

Figura 7: Fumera de forma horitzontal

L'aparició d'una inversió de temperatura (canvi d'estabilitat), a la capa atmosfèrica dins de la que es produeix l'emissió de la fumera, pot tenir dos efectes oposats:

1. Si la capa que es troba sota la fumera (Fig. 8) presenta un gradient vertical de temperatura positiu (capa estable) i la situada a sobre, un gradient negatiu proper a la neutralitat (capa neutra o inestable), la fumera només podrà ascendir, doncs la capa estable l'impedeix apropar-se a terra. Aquest efecte s'anomena elevació de la fumera (lofting).
2. Quan es presenta el cas contrari, amb una capa inestable per sota de la fumera (Fig. 9) i una altra estable per sobre, el corrent de gasos que troba el seu equilibri en l'atmosfera es veu forçat a caure a terra i pot impactar sobre una zona de manera continuada en tant que les condicions meteorològiques no varien. Aquest fenomen s'anomena fumigació, i és la situació més perillosa en el comportament d'una fumera de contaminants.

Figura 8: Elevació de la fumera degut a la inversió tèrmica

Figura 9: Fenomen de fumigació per inversió tèrmica

Precisament, aquest efecte confereix una gran importància a la presència d'inversions tèrmiques a les capes baixes de l'atmosfera ja que, segons la seva intensitat, poden arribar a taponar l'ascens de la fumera i fer que aquesta contamini regions relativament properes al focus emissor.

En aquesta caracterització no hem avaluat l'efecte de la turbulència mecànica, un altre factor a tenir en compte en la dispersió de la fumera. Però en qualsevol cas, encara que turbulència i estabilitat atmosfèrica estan relacionades, la segona no implica necessàriament un fort increment de la primera, ja que la magnitud del vent i els efectes topogràfics també són importants.