A linear investigation on separation in laminar and turbulent boundary layers over low hills and valleys

Summary Laminar and turbulent linear models of stratified flow over small-slope topography have been compared and used to estimate separation features for a single two-dimensional hill and for a valley made by a pair of hills. As far as single symmetric hills are concerned, the importance of the obstacle shape have been evidenced. For the near field, the local slope characteristic of the terrain profile are of overwhelming importance. For the two-hill case, the dependence of the separation site on valley width and stratification is very different for the two models. Ventilation in the valley is modulated by the ratio between the valley width and the buoyancy wave-length only in the laminar case, whereas the turbulent model does not show these features for the realistic roughness values considered here.

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Riassunto Si fa un confronto tra modelli linearizzati di flussi turbolenti e laminari su ostacoli bidimensionali con pendenze piccole, in varie condizioni di stratificazione. Tali modelli sono usati per stimare le condizioni di separazione per una collina o per una valle compresa tra due colline. Nel primo caso si è notata l'importanza della forma dell'ostacolo scelto. Le caratteristiche locali di pendenza della forma del terreno risultano determinanti per il campo di perturbazioni prossimo all'ostacolo. Nel caso della valle si è studiata la collocazione del sito di prima separazione in funzione dell'ampiezza della valle e della stratificazione ed è stata riscontrata una notevole differenza tra i due modelli. Si ha ventilazione nella valle quando la sua ampiezza è un multiplo intero della lunghezza d'onda di galleggiamento, solo nel caso laminare; il modello turbolento non mostra queste caratteristiche per valori realistici di rugosità.

     

Analysis of a feedback system governed by the diffusion equation

Summary In this paper the three-dimensional diffusion equation for a pollutant's source whose discharge depends lienarly on the concentration of the pollutant at a given point is solved analytically. The situation is that one corresponding to a linear feedback system applied to a partial differential equation. The obtained results show that this system is very robust to possible changes occurring in the eddy diffusion coefficient. Furthermore, a stability analysis for the feedback solution is carried out.

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Riassunto Si risolve analiticamente l'equazione tridimensionale della diffusione per uno scarico la cui portata inquinante è fatta dipendere linearmente dal valore della concentrazione dell'inquinante ad una certa distanza dalla sorgente. La situazione descritta corrisponde alla meassa a punto di un sistema a ?retroazione? retto da una equazione alle derivate parziali. I risultati ottenuti mostrano che un tale tipo di sistema è poco sensibile alle possibili variazioni del parametro di diffusività turbolenta. Si dà inoltre un'analisi di stabilità per la soluzione del sistema reazionato.

     

Critical behaviour of a class of Ornstein-Zernike systems on a lattice

Summary The critical behaviour of a class of Ornstein-Zernike systems,i.e. systems in which the direct correlation function has the range of the potential, is studied for a lattice gas with nearest-neighbour interaction. The generic critical behaviour is equal to that of the mean spherical model. The Percus-Yevick equation falls in a special class due to the vanishing of a suitable expansion coefficient at the critical point. This special class has classical (mean field) critical exponents but a non-classical and nonuniversal scaling function.

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Riassunto Si presenta lo studio del comportamento critico di una classe di sistemi Ornstein-Zernike (sistemi in cui la funzione di correlazione diretta ha il raggio d'azione del potenziale) nel caso di gas reticolare con interazione a primi vicini. L'analisi mostra che, in generale, il comportamento critico presentato da questa classe risulta uguale a quello del modello sferico. L'equazione di Percus-Yevick cade in una speciale sottoclasse a causa dell'annullarsi al punto critico di un particolare coefficiente di sviluppo. Questa sottoclasse speciale ha esponenti critici classici (campo medio), ma funzioni di scala non classiche e non universali.

     

Computation of theoreticalSH seismograms with a finite source

Summary We have generated complete theoretical seismograms, which include both body and surface waves, for realistic sources buried in a radially heterogeneous, anelastic, spherical Earth. The effect of the source finiteness on the time series, for a particular case, has been investigated by simulating rupture propagation along a fault plane with a series of point sources distributed along a straight line. On the time series, this source model seems to produce, by increasing the time duration of the rupture, a broadening of the body wave bursts, a shortening of the time lag between the phasesS andsS, and a decrease in the amplitude of body waves relative to surface waves.

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Riassunto Si generano sismogrammi teorici completi, comprendenti sia onde di volume chesuperficiali, relativi a sorgenti sismiche realistiche in una struttura terrestre sferica, radialmente eterogenea e anelastica. L'effetto delle dimensioni non infinitesime della sorgente è analizzato simulando la propagazione di una frattura lungo un piano di faglia per mezzo di una serie di ?punti sorgente? distribuiti lungo una linea retta. Questo tipo di sorgente produce, con l'aumentare del tempo di propagazione della frattura, uno spargimento del pacchetto delle onde di volume, un accorciamento dell'intervallo di tempo tra le fasiS edsS e una diminuzione dell'ampiezza delle onde di volume rispetto a quelle superficiali.

     

16-month periodicity of cosmic-ray intensity

Summary Data from four neutron monitors, Climax (1953–1976), Deep River (1964–1977), Mt. Norikura (1957–1983) and Tokyo (1970–1983) are analysed. Power spectra reveal peaks at frequency 1c/16 months for all the stations. Harmonic analysis for the 16-month period is performed after eliminating the long-term solar-cycle variation. There is general agreement in the phases of the mean vectors for various neutron monitors. The amplitude averaged over all the four stations is 0.41±0.01, while it is higher for the two stations having lower cut-off rigidity as compared to that of the other two. The vectors are seen to become more consistent in phase for periods of minimum solar activity than those for maximum-activity period. The summation dials reveal abrupt changes in the directions of the 16-month wave vector corresponding to the reversal of polarity of the solar magnetic field. Comparison of the 16-month wave of sunspot activity with that of cosmic-ray intensity, however, does not show any significant correlation.

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Riassunto Si analizzano dati da quattro monitor di neutroni, Climax (1953–1976), Deep River (1964–1977), Mt. Norikura (1957–1983) e Tokyo (1970–1983). Gli spettri di frequenza rivelano picchi alla frequenza di 1 ciclo ogni 16 mesi per tutte le stazioni. Si effettua un'analisi armonica per un periodo di 16 mesi dopo aver eliminato la variazione del ciclo solare a lungo termine. Esiste un accordo generale riguardo alle fasi dei vettori medi per vari monitor di neutroni. L'ampiezza media rispetto a tutte e quattro le stazioni è di 0.41±0.01, mentre risulta superiore per le due stazioni che presentano una rigidità di taglio inferiore alle altre due. Si osserva una crescente coerenza di fase dei vettori in periodi di attività solare minima, rispetto a quella in periodi di attività massima. I grafici della somma rivelano cambiamenti repentini nelle direzioni del vettore d'onda di 16 mesi, corrispondenti all'inversione di polarità del campo magnetico del Sole. Il confronto di un'onda di 16 mesi dell'attività delle macchie solari con quella dell'intensità dei raggi cosmici, tuttavia, non mostra nessuna correlazione significativa.

     

?Incipit? dell''analisi sperimentale della dinamica del TSS-1

Riassunto La prima missione del satellite a filo TSS ha avuto luogo nell'agosto 1992. Sebbene il suo profilo sia stato radicalmente diverso da quello nominale, è stato possibile ottenere quasi 56 ore di dati fisicamente significativi dagli accelerometri montati a bordo; il loro studio è ora nella fase iniziale. Questo lavoro presenta un riassunto dell'analisi armonica relativa a condizioni di station-keeping, quando il filo aveva una lunghezza costante di 256 m, e un primo confronto tra i risultati teorici ed una parte di quelli sperimentali finora analizzati.

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Summary The first Tethered Satellite has been flown in August 1992. Although its mission profile has been dramatically different with respect to the nominal one, about 56 hours of good accelerometric data have been recorded and their analysis is now at its inception. This paper gives an overview of the harmonic analysis performed when the satellite was in station-keeping conditions with the tether length equal to 256 m and of how theoretical results compare with the first processing of some of the experimental data.

Paper presented at the 6th Cosmic Physics National Conference, Palermo, 3–7 November 1992.     

Measurements of the distribution of the flux of energy in the focus of a solar concentrator with visualization techniques

Summary This work analyses the setting-up of an optical head which allows the visualization of a section of the distribution of the flux of energy along the focal axis of optical systems in general and of solar concentrators in particular. A circular-type solar concentrator, with the reflector consisting of a plastic lamina aspirated by means of a pump, has been built. The distribution of the energy flux in the focus of this concentrator has been calculated by the theoretical method. Results are compared with experimental data obtained by means of the optical head.

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Riassunto Questo lavoro analizza la messa a punto di una testa ottica che consente la visualizazione di una sezione della distribuzione del flusso di energia lungo l'asse focale di sistemi ottici in generale e in particolare di concentratori solari. è stato realizzato un concentratore solare di tipo circolare, con riflettore costituito da una lamina di plastica aspirata mediante una pompa. La distribuzione del flusso energetico nel fuoco di questo concentratore è stata ricavata per via teorica. è stato fatto un confronto con misure sperimentali ottenute mediante la testa ottica.

     

Estimation of the nonstructural contribution to the gibbs free energy of aluminum at melting

Summary We report a simple estimation of the variations in entropy and free energy of aluminum at melting based on the separation of the total internal energy into structural and nonstructural contributions. We make use of an interionic potential calculated from first principles.

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Riassunto Si riporta una semplice stima delle variazioni relative all’entropia ed all’energia libera dell’alluminio nel processo di fusione. Tale stima è fatta in base alla separazione dell’energia interna totale in due contributi: strutturale e non strutturale. Si fa uso di un potenziale interionico calcolato da principi primi.

     

A statistical approach to the serial condensation of amorphous clusters

Summary A numerical simulation is proposed of extended closepacked systems of hard spheres obtained by serial deposition. The process takes into account a random contribution to the growth of the aggregate; in this way, without using relaxation potential methods, it was possible to reproduce, even for large systems, the splitting of the second peak in the pair correlation function, evidenced both by experimental arrangements of hard spheres and by measurements on amorphous alloys.

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Riassunto Si presenta un metodo di simulazione numerica per la generazione di una struttura amorfa compatta basato sulla deposizione in sequenza di sfere rigide identiche. Il processo di crescita dell’aggregato è basato su criteri probabilitisci ed ha permesso di riprodurre, senza dover ricorrere a tecniche di rilassamento, lo sdoppiamento del secondo picco della funzione di correlazione delle coppie, presente sia nelle misure su metalli amorfi che negli aggregati sperimentali di sfere rigide.

     

On the stability of geophysical flows

Summary The stability of the solution of two-dimensional stationary Euler equations for rotating flows with a constant Coriolis force is studied. An Arnold theorem in which some sufficient conditions for the stability are given was used for this purpose. This theorem can be applied to a large class of geophysical flows.

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Riassunto Si è studiata la stabilità delle soluzioni per le equazioni di Eulero stazionarie bidimensionali nel caso di un flusso in rotazione con una forza di Coriolis costante. A tal fine si è fatto uso di un teorema, dovuto ad Arnold, nel quale sono date le condizioni sufficienti per la stabilità del moto. Questo teorema può essere applicato ad una vasta classe di flussi geofisici.

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Work supported by a CNR grant. Progetto Finalizzato Oceanografia.     

A horizontal pendulum tiltmeter with digital recording system

Summary A horizontal pendulum tiltmeter with digital recording system, particularly in order to monitor preseismic and postseismic crustal deformations, has been realized at the Physics Department of the University of Rome ?La Sapienza?. The entire equipment consists of two tilt sensors, an electronic package and an automatic calibration system. The tilt sensors have been realized making use of materials with low value of the coefficient of linear expansion to ensure their stability. The pendulums can easy work at a free period up to 20 s, which corresponds to a resolution of 0.05 μrad. The electronic circuits have been made with components of low current drain in order to ensure a wide endurance, also with battery feed only. The output data are collected periodically by means of a portable computer. The system can work on line, too.

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Riassunto Presso il Dipartimento di Fisica dell'Università ?La Sapienza? di Roma è stato realizzato un nuovo inclinometro a pendolo orizzontale con sistema di acquisizione digitale dei dati, che ha lo scopo di studiare le deformazioni crostali presismiche e postsismiche. L'intero dispositivo consta di due sensori, di un package elettronico e di un sistema automatico di taratura. I sensori sono stati realizzati utilizzando materiali a basso coefficiente di dilatazione termica per assicurare loro una buona stabilità. I pendoli possono lavorare facilmente con un periodo proprio fino a 20 s, che corrisponde ad una risoluzione di 0.05 μrad. I circuiti elettronici sono stati realizzati con componenti a basso consumo di corrente in modo da garantire una grande autonomia di funzionamento, anche con alimentazione a batterie. I dati acquisiti dal sistema vengono prelevati periodicamente per mezzo di un computer portatile. Il sistema può lavorare anche on-line.

     

Thermally averaged orbital diamagnetism of a localized wigner oscillator

Summary Electron crystallization due to sufficiently strong Coulomb repulsions leads to a model of electrons oscillating about lattice sites in harmonic potentials. We have studied the orbital diamagnetism of such a localized Wigner oscillator in an applied magnetic field of arbitrary strength. The two contributions from orbital angular momentum and from Langevin-Pauli behaviour are separately calculated using Feynman's theorem. Possible relevance to the melting curve of the Wigner crystals in a magnetic field is pointed out.

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Riassunto La localizzazione di elettroni per effetto di repulsioni coulombiane sufficientemente forti porta ad un modello di elettroni che oscillano attorno a siti reticolari in potenziali armonici. Si studia il diamagnetismo orbitale di un siffatto oscillatore localizzato di Wigner in campo magnetico d'intensità arbitraria. Il contributo dovuto al momento angolare orbitale e quello di Langevin-Pauli sono calcolati separatamente mediante il teorema di Feynman. Si discute la possibile connessione dei risultati con il problema della curva di fusione del cristallo di Wigner in campo magnetico.

     

The steady-state toroidal magnetized plasma «thorello» for basic plasma physics research

Summary Thorello is a steady-state toroidal magnetized plasma suitable for basic plasma physics experiments. The discharge is produced in hydrogen by hot-filament electron emission and acceleration by a bias. Electron temperature and density have been evaluated by electrostatic probes. Excitation and detection by an interferometric method of electrostatic ion cyclotron waves (ESICW) have permitted the evaluation of ion temperature.

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Riassunto Thorello è un plasma magnetizzato stazionario particolarmente adatto per esperimenti di fisica del plasma di base. La scarica è prodotta in idrogeno per mezzo di elettroni emessi da un filamento caldo ed accelerati da una differenza di potenziale. La temperatura e la densità elettronica sono state valutate per mezzo di sonde elettrostatiche. La temperatura ionica è stata ricavata mediante un metodo interferometrico basato sull’eccitazione e la rilevazione di onde elettrostatiche ioniche di ciclotrone (ESICW).

     

Some climatic studies on the regime of the river Mahanadi basin

Summary An attempt has been made in the present paper to study some of the climatic aspects of the moisture as well as thermal regimes of the river Mahanadi basin. This type of study finds its importance in finding out, not only the water potentialities of a river, but also the thermic conditions that favour the growth and development of vegetation at and around the basin. The basic elements required for the present study have been obtained through the water balance procedure developed by Thornthwaite. The computed run-off values are well agreeing with the measured ones.

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Riassunto In questo lavoro si è fatto un tentativo di studiare alcuni degli aspetti climatici dellumidità e dei regimi termici del bacino del fiume Mahanadi. L'importanza di questo tipo di studio consiste nel ricavare non solo le potenzialità in acqua di un fiume, ma anche le condizioni termiche che favoriscono la crescita e lo sviluppo di vegetazione sopra e intorno al bacino. Gli elementi di base richiesti per questo studio sono stati ottenuti attraverso la procedura di bilancio dell'acqua messa a punto da Thornthwaite. I valori di fuoriuscita calcolati sono in buon accordo con quelli misurati.

     

The pressure broadening and shift for the J=1−0 line of CH3C14N: Resolved and overlapped hyperfine components

Summary Pressure broadening and shift parameters are measured for theJ=1−0 line of CH₃C¹⁴N at 18.4 GHz, both for the three hyperfine components and for the single line which envelopes the hyperfine components, observed at higher pressures (p≥40 mTorr). In agreement with theoretical predictions, these parameters are the same for all the observed lines: Γ _p = (50 ± 5) MHz/Torr,s=(7±2) MHz/Torr. These values are compared with previous measurements, showing a large variance expecially for the shift parameter. The measured broadening parameter is 40% lower than prediction of the Anderson theory.

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Riassunto Sono stati misurati i parametri di allargamento e spostamento per pressione della rigaJ=1−0 del CH₃C¹⁴N a 18.4 GHz. Tali misure sono state eseguite, sulle tre componenti iperfini e sul loro inviluppo osservato a pressionip≥40 mTorr. In accordo con le previsioni teoriche, questi parametri risultano gli stessi per tutte le righe osservate: Γ _p = (50 ± 5) MHz/Torr,s=(7±2) MHz/Torr. Questi valori sono confrontati con quelli delle precedenti misure che mostrano una considerevole dispersione, specialmente per quanto riguarda il parametro di spostamento. L'allargamento per pressione è risultato piú basso di quello previsto dalla teoria di Anderson di circa il 40%.

     

An experimental apparatus for studying the background of gravitational-wave antennas and its correlation with geophysical phenomena

Summary We describe an experimental apparatus, designed for studying the correlations between the background of gravitational-wave antennas and geophysical phenomena, that has been installed in the Department of Physics of the University of Rome ?La Sapienza?. The apparatus consists of a 2300 kg room temperature gravitational-wave antenna, of sensors of geophysical quantities (accelerometer, gravimeter and electrical antenna) and of a computer-based data acquisition system designed for continuous operation over long periods of time.

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Riassunto Si descrive un apparato sperimentale, progettato per lo studio delle correlazioni tra il fondo delle antenne gravitazionali e fenomeni geofisici, che è stato installato presso il Dipartimento di Fisica dell'Università di Roma ?La Sapienza?. L'apparato consiste di un'antenna gravitazionale a temperature ambiente con massa di 2300 kg, di alcuni sensori di grandezze fisiche (accelerometro, gravimetro e antenna elettrica) e di un sistema di acquisizione dati basato su calcolatore, previsto per funzionamento continuo su lunghi periodi di tempo.

     

Previsioni sperimentali a lungo termine all''ECMWF: Previsione della precipitazione a scala subsinottica

Riassunto Nel presente lavoro viene analizzata la capacità di un modello di circolazione generale (ECMWF), usato operativamente per previsioni del tempo, di prevedere i campi di precipitazione su scala regionale per periodi dell'ordine del mese, alla luce dei miglioramenti più recenti, sia in termini di risoluzione spaziale, sia in termini di parametrizzazioni fisiche, apportati al modello stesso. I dati previsti vengono paragonati ai dati osservati su di un'area che copre parte dell'Italia settentrionale. I risultati ottenuti mostrano come gli errori più grandi si verificano quando all'interno del periodo di integrazione avviene una variazione del regime di circolazione.

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Summary In this paper the performance of a general circulation atmospheric model (ECMWF), operationally used to produce weather forecast, in predicting the precipitation field on a limited area for time periods of the order of one month is analysed. Recent improvements in the formulation of the model, both in spatial resolution and in physical parametrizations, prompted this investigation. Forecasts are verified against observations in an area covering part of Northern Italy. The results obtained show that the largest errors occur when, during the integration, the atmosphere undergoes a change of circulation regime.

     

Interference in the photodissociation (photoionization) by two close-lying frequencies

Summary The problem of photodissociation (photoionization) by two close-lying frequencies (two modes of a laser or two different lasers) is examined. In the case of one bound state and one continuum the problem is solved analytically and the solution is used to show that the photodissociation (photoionization) yield is reduced due to the interference between the two competing channels (i.e. absorption from one or the other photon mode). It is also shown that the population flow into the continuum happens simultaneously with a relevant photon redistribution between the two modes.

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Riassunto Si studia il problema della fotodissociazione (fotoionizzazione) ad opera di due frequenze vicine. Nel caso di un solo stato legato accoppiato dalla radiazione ad un continuo, si ricava una soluzione analitica del problema. Tale soluzione è adoperata per mostrare che la resa del processo è ridotta a causa dell'interferenza fra i due canali competitivi (assorbimento di uno o dell'altro fotone). Si mostra anche che contemporaneamente al flusso nel continuo si verifica una ridistribuzione dei fotoni fra i due modi.

     

A new type of multiplicative core selector for extensive air shower arrays

Summary We have developed a new type of core selector for extensive air shower arrays which is able to locate in a short time the axis for each individual shower event. Basically, the device consists in two plastic scintillators separated by a layer of lead where the large number of high-energy electrons, characteristic of the core region, undergoes multiplication. The theory of the device and some preliminary experimental results are presented.

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Riassunto Si è sviluppato un nuovo tipo di selettore dei nuclei per i sistemi di rivelatori degli sciami estesi dell'aria che è in grado di localizzare in breve tempo l'asse di ciascuno sciame. Fondamentalmente, l'apparato consiste di due scintillatori separati da uno strato di piombo in cui il gran numero di elettroni di alta energia, caratteristici della regione del nucleo, subisce la moltiplicazione. Si presentano i principi teorici dell'apparato ed alcuni risultati sperimentali preliminari.

     

Evaluations of particulate mass loading from visibility observations and atmospheric turbidity measurements

Summary Three extinction models for urban aerosol particles, having Junge-type size distribution curves, were determined by using a very accurate computer programme based on Mie extinction theory for spherical particles. For each model, the volume extinction coefficients were calculated at seven visible and near-infra-red wave-lengths, for twenty-seven values of Junge parameter ranging from 1.8 to 4.4, and for five values of relative humidity from 0% to 85%. Moreover, the volume extinction coefficients produced by five monomodal models, based on log-normal size distribution curves for urban particles (composed of water-soluble substances, dustlike aerosol, and carbonaceous substances), were calculated at the seven wave-lengths and for five values of relative humidity from 0% to 90%. These monomodal models can be used to define bimodal and trimodal extinction models consisting of variable number fractions of small and large particles. Evaluations of the vertical particulate mass loading from sun photometer measurements and of particulate mass loading at ground level from visibility observations can be obtained by following the procedures suggested herein for both Junge-type and multimodal extinction models. Atmospheric turbidity and visibility measurements taken at various urban stations in the Po Valley were examined by means of the above procedures. The results show that in the cases in which ?ngstr?m's spectral exponent is relatively high (>1.3), Junge-type models give, reliable evaluations of the atmospheric particulate mass loading. In the other cases, the Junge-type extinction model and the bimodal models including the large urban particle mode can be used to determine the lower and the upper limits of particulate mass loading.

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Riassunto Tre modelli di estinzione per particelle atmosferiche di origine urbana, aventi curve di distribuzione dimensionale del tipo di Junge, sono stati definiti usando un programma di calcolo molto accurato per l'estinzione di Mie da parte di particelle sferiche. I coefficienti di estinzione di ogni modello sono stati determinati a sette lunghezze d'onda nel visibile e vicino infrarosso, per ventisette valori del parametro di Junge da 1.8 a 4.4 e per cinque valori dell'umidità relativa dallo 0% all'85%. Inoltre, i coefficienti di estinzione prodotti da cinque modelli monomodali, basati su curve log-normali della distribuzione dimensionale per particelle di tipo urbano (composte di sostanze solubili in acqua, polveri e sostanze carboniose), sono stati calcolati alle sette lunghezze d'onda e per cinque valori dell'umidità relativa dallo 0% al 90%. Questi modelli monomodali possono essere usati per definire modelli di estinzione bimodali e trimodali, composti da particelle di piccole e grandi dimensioni, in percentuali numeriche variabili. Seguendo i procedimenti da noi proposti sia per i modelli del tipo di Junge che per quelli multimodali, valutazioni realistiche del contenuto verticale della massa di particelle possono essere ricavate da misure di fotometria solare, mentre si possono ottenere buone stime del contenuto di massa per volume unitario al livello del suolo da osservazioni di visibilità. Diverse misure di torbidità atmosferica e visibilità eseguite in differenti località urbane della pianura padana sono state esaminate usando questi procedimenti. I risultati mostrano che nei casi in cui l'esponente spettrale di ?ngstr?m è relativamente alto (>1.3), i modelli del tipo di Junge forniscono stime affidabili del contenuto atmosferico di massa delle particelle. Negli altri casi, i modelli di estinzione del tipo di Junge e i modelli bimodali che contengono il modello monomodale di grandi particelle urbane possono essere usati per effettuare una stima di minima ed una di massima del contenuto atmosferico di massa delle particelle.