In questo esercizio è presentata la simulazione della dispersione di un inquinante inerte entro uno street canyon complicato dalla presenza di portici. La simulazione, in questo caso, ha necessità di un maggiore dettaglio spaziale per poter descrivere le variazioni della geometria e conseguentemente dei flussi e della temperatura.

La sequenza modellistica comprende un modello di dispersione lagrangiano a particelle utilizzato per simulare la dispersione di inquinanti inerti entro il canyon (GEM modificato), mentre le simulazioni del campo di vento e del campo della turbolenza, input del modello lagrangiano, è stato utilizzato un ben noto modello tridimensionale non idrostatico (MERCURE).

I campi di concentrazione sono stati calcolati per due casi: il caso di street canyon standard e il caso dell'arteria fiancheggiata da portici (street canyon with arcades).

Una caratteristica distintiva del centro storico di Bologna è la presenza di quarantotto chilometri di strade fiancheggiate da portici. Per queste strade, molto frequentate dalla popolazione, poco ventilate e percorse da un grande numero di veicoli, è di grande attualità il problema dell'inquinamento atmosferico da traffico veicolare, con le sue conseguenze sulla salute dei cittadini. Un sofisticato studio modellistico di questo tipo può essere utile per la valutazione dei livelli di esposizione e in fase di progettazione delle reti di monitoraggio nelle città con topografia complessa.

a) MERCURE (Carissimo et al., 1995) è un modello tridimensionale non idrostatico in coordinate sigma (terrain following coordinates) che risolve le equazioni di Navier Stokes, in regime transitorio o stazionario, per flussi turbolenti o laminari. E' basato sull'approccio a due strati che combina un modello a due equazioni per il flusso completamente turbolento con un modello ad una equazione per la descrizione della regione vicina alle pareti, condizionata dagli effetti di viscosità.

Nel modello a due equazioni è usata la chiusura standard k-e (Launder&Spalding, 1974), che calcola i coefficienti di turbolenza attraverso la soluzione di due equazioni di trasporto semiempiriche per l'energia cinetica turbolenta (k) e per la dissipazione della stessa (e).

Il modello MERCURE consente di scegliere tra il modello ad una equazione e un modello monodimensionale k-e modificato per bassi numeri di Reynolds (Launder&Sharma, 1974).

b) GEM (Lanzani et al., 1995) è un modello lagrangiano a particelle su microscala che, basandosi sull'approccio di Thomson (1985), simula la dispersione atmosferica di inquinanti primari in uno street canyon. Le componenti del flusso verticale e trasversale all'asse della strada sono ottenute tramite la soluzione analitica di Hotchikiss e Harlow (1973) per le equazioni di Navier Stokes, linearizzate per un fluido incomprimibile. Il profilo logaritmico della componente del flusso parallela all'asse della strada e le deviazioni standard della velocità del vento  si basano sul modello empirico di Yamartino e Wiegard (1986).

I tempi di scala lagrangiani sono calcolati secondo la formula:

dove k è la costante di von Karman e i parametri L_i rappresentano le dimensioni geometriche della strada.