ITM (Informatica Telematica Meridionale S.r.l.) Università degli Studi di Napoli Federico II Dipartimento di Chimica. Partecipanti al Progetto:

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1 POR Campania 2000/2006 Misura 3.17 Bando per la concessione degli aiuti alle PMI Metadistretto del settore ICT, di cui al d.d. n 52 del 03/03/2006. Progetto Sistema informatico, di supporto per la valutazione dell impatto ambientale preventivo sulla qualità dell aria regionale da parte di nuovi insediamenti produttivi o di servizio. Partecipanti al Progetto: ITM (Informatica Telematica Meridionale S.r.l.) Università degli Studi di Napoli Federico II Dipartimento di Chimica Pagina 1 di 44

2 RELAZIONE FINALE PERIODO DAL 20/11/2009 AL 18/08/2010 ATS: Tra ITM (Informatica Telematica Meridionale) S.r.l. e Dipartimento di Chimica della Università degli Studi di Napoli FEDERICO II TITOLO DEL PROGETTO: Sistema Informatico di supporto per la valutazione dell Impatto Ambientale preventivo sulla qualità dell aria Regionale da parte di nuovi insediamenti produttivi o di servizio COSTO ,00 CONTRIBUTO ,00 IMPRESA / ERP / Sede operativa: 1) I.T.M. S.r.l. Via Nuova Poggioreale, NAPOLI 2) Dipartimento di Chimica Università Federico II Via Cinthia Complesso Universitario Monte Sant Angelo NAPOLI 1) STATO DI ATTUAZIONE DELL INTERVENTO Obiettivo Realizzativo 1 TITOLO OR 1 Progettazione Direzione e Coordinamento 1) Obiettivi raggiunti e scostamenti rispetto al progetto presentato. Eventuali criticità Quest obiettivo che si articola nella definizione del Programma di Ricerca e nel suo Piano di Avanzamento è stato pienamente rispettato. In particolare il Programma di Ricerca è stato sviluppato nel dettaglio, come previsto, nel primo mese di attività, tenendo conto sia dell evoluzione tecnologica che della rimodulazione dei costi approvati. Per quanto riguarda il Piano di Avanzamento, esso tiene conto dell allungamento di alcune attività, dovuto anche ai ritardi Pagina 2 di 44

3 delle procedure amministrative, coerentemente alla proroga concessa, prevedendo la fine di tutte le attività al 18/08/2011 ed è stato monitorato per tutta la durata del progetto. 2) Descrizione delle attività svolte L attività di progettazione è stata sviluppata attraverso l analisi di dettaglio dei processi di lavoro e la loro pianificazione, in particolare sono stati : - Definiti e pianificati l intero Programma di Ricerca, analizzando obiettivi e risultati da raggiungere; - Definiti ed analizzati i singoli processi di ricerca; - Definiti i requisiti tecnici dei poli di elaborazione e di rappresentazione ed i software relativi; - Definite le aree funzionali d intervento ed i modelli da implementare; - Definita la campagna di rilevazione e sperimentazione. In tutte queste fasi ha lavorato il personale della I.T.M., con competenze prettamente informatiche, con il personale dell Università, che ha portato la sua esperienza scientifica e di ricerca, sotto la guida del responsabile scientifico Prof. Guido Barone, con il coordinamento tecnico dell Ing. Michele Gallo, consulente esterno esperto nella direzione di progetti complessi. In particolare per la pianificazione delle campagne di misurazione ed elaborazione sono state coinvolte già in questa fase le società esterne SISTEMA SERVIZI CONSULTING sas e CERTITEC Scarl. Obiettivo Realizzativo 2 TITOLO OR 2 Sviluppo Sistema di calcolo parallelo 1) Obiettivi raggiunti e scostamenti rispetto al progetto presentato. Eventuali criticità Lo sviluppo del Sistema di calcolo parallelo, inteso come progettazione, fornitura, installazione e collaudo, è stato effettuato nei tempi previsti, come da verbale di Collaudo. 2) Descrizione delle attività svolte Le attività sono state svolte dal personale della I.T.M. sotto la guida del Responsabile Scientifico e del coordinatore in stretto contatto con il personale delle ditte fornitrici. Obiettivo Realizzativo 3 Pagina 3 di 44

4 TITOLO OR 3 Implementazione modelli 1) Obiettivi raggiunti e scostamenti rispetto al progetto presentato. Eventuali criticità Quest obiettivo è senz altro quello centrale e più impegnativo di tutto il Progetto e per il suo raggiungimento è stato necessario un tempo maggiore di quanto inizialmente preventivato. 2) Descrizione delle attività svolte Quest attività è iniziata con l installazione del software applicativo realizzato ad hoc sulla base delle specifiche del Dip.to di Chimica dell Università FEDERICO II, effettuata dal personale della I.T.M. in collaborazione con il personale della FEDERICO II in stretto contatto con le ditte fornitrici. Sono stati, poi, necessari numerosi interventi, sia di testing che di implementazione per arrivare ad un corretto funzionamento dei vari modelli (meteorologico su scala regionale, di emissione, di dispersione e reazione) previsti dal Progetto. Obiettivo Realizzativo 4 TITOLO OR 4 Validazione dei modelli di qualità dell aria 1) Obiettivi raggiunti e scostamenti rispetto al progetto presentato. Eventuali criticità Questo obiettivo realizzativo ha rispettato pienamente le previsioni del Progetto, ma ha risentito dell allungamento dei tempi del OR3 a cui era in parte subordinato. (vedi diagramma piano attività) 2) Descrizione delle attività svolte Le attività relative a questo obiettivo hanno riguardato la validazione dei modelli ottenuti in OR3. In particolare per gli scenari storici si sono utilizzate come base di partenza le Banche Dati ottenute dal Consorzio ISPRA (ex ANPA) per la stima delle emissioni mensili di inquinanti per il territorio della Regione Campania. Sono state quindi effettuate delle elaborazioni sul sistema di calcolo parallelo, confrontandone successivamente i risultati con dati storici delle Centraline ARPAC. Quest attività ha visto impegnati i tecnici della I.T.M. sotto la guida del Coordinatore Tecnico, con il supporto nella fase di confronto del personale dell Università e del Responsabile Scientifico. Pagina 4 di 44

5 Preliminarmente è stato configurato ed installato come previsto dal progetto, il laboratorio di misura mobile, sul quale sono state poi effettuate le attività di calibrazione e testing. Queste attività hanno visto impegnati, oltre ai tecnici I.T.M., gli specialisti delle società fornitrici dei servizi di ricerca CERTITEC e SISTEMA SERVIZI CONSULTING, sotto la guida del Responsabile Scientifico e dei Borsisti del Dipartimento di Chimica dell Università. Lo stesso gruppo di lavoro ha poi provveduto alla elaborazione di scenari realistici di inquinamento atmosferico sulla Regione Campania utilizzando le banche dati e i programmi della catena WRF- -EMEP-CHIMERE relativamente ad alcuni periodi della stagione autunnale 2010, e a quella estiva del Parallelamente si è provveduto, in varie fasi, a realizzare mediante le strumentazioni di un laboratorio mobile, una serie di rilevazioni ed elaborazioni atte a realizzare una banca dati delle concentrazioni in atmosfera dei principali inquinanti gas e polveri, così come previsto dal Progetto, necessarie per la successiva validazione degli scenari realistici. Obiettivo Realizzativo 5 TITOLO OR 5 Elaborazione e Validazione di scenari di inquinamento simulati. 1) Obiettivi raggiunti e scostamenti rispetto al progetto presentato. Eventuali criticità Questo obiettivo realizzativo ha rispettato pienamente le previsioni del Progetto, ma ha risentito dell indispensabile allungamento dei tempi del OR3 a cui anch esso era in parte subordinato. 2) Descrizione delle attività svolte L OR qui presentato è stato quello di giungere alla elaborazione e validazione di Scenari di inquinamento simulati in previsione di variazioni nelle condizioni di emissione dal territorio regionale dovute a variazioni tecnologiche (motori per l autotrazione, impianti di riscaldamento civile e industriale) o a diverse normative o infine a nuovi insediamenti produttivi o di servizio. Approfittando dell allungamento dei tempi dell OR3 e conseguentemente dell OR4, si è preferito sviluppare dei nuovi scenari realistici ed effettuare nuove campagne di misura in differenti condizioni meteo-climatiche (primavera ed estate 2011) per una più estesa base di confronto per lo sviluppo degli scenari simulati. Le campagne sperimentali condotte con il Laboratorio Mobile delle società CERTITEC e SISTEMA SERVIZI CONSULTING sono state anche importanti per il progressivo deterioramento della Rete Regionale di Centraline fisse dell ARPAC. Lo scopo finale dell OR5 è stato quindi conseguito effettuando Pagina 5 di 44

6 A) tre simulazioni con l utilizzo al solito la catena WRF-EMEP-CHIMERE, mantenendo inalterate le condizioni meteorologiche (WRF) in tre differenti condizioni meteo reali e invece forzando i dati emissivi reali degli stessi periodi mediante dei coefficienti peggiorativi; il programma diffusivo e di trasformazione chimica e fotochimica CHIMERE ha sviluppato le conseguenze di questa variazione simulata nelle emissioni di fondo del territorio. B) due simulazioni utilizzando il programma semplificato WindImula per il calcolo delle emissioni da una fonte puntiforme (Camino industriale), collocando virtualmente una fonte emissiva con le caratteristiche note di un termovalorizzatore realmente in funzione, in un sito di Napoli Est e sviluppando le ricadute al suolo di polveri sottili e di una miscela di Inquinanti gassosi sul territorio circostante. In tutti i casi i risultati dei due tipi di simulazioni sono risultati coerenti con le aspettative e hanno soddisfatto pienamente l analisi critica a posteriori degli stessi. Queste attività hanno visto impegnati i tecnici I.T.M., sotto la guida del Coordinatore Tecnico del personale del Dipartimento di Chimica dell Università sotto la guida complessiva del Responsabile Scientifico e delle società CERTITEC e SISTEMA SERVIZI CONSULTING. Obiettivo Realizzativo 6 TITOLO OR 6 Sviluppo output di rappresentazione 1) Obiettivi raggiunti e scostamenti rispetto al progetto presentato. Eventuali criticità Questo obiettivo realizzativo è stato migliorato rispetto a quanto previsto nel Progetto iniziale. Si è infatti rimodulato il dimensionamento delle attrezzature, sulla base dei costi approvati, utilizzando per la rappresentazione grafica un software applicativo ad hoc ed in parte integrato con quello necessario per l elaborazione dei modelli di qualità dell aria, migliorando le prestazioni complessive della piattaforma tecnologica integrata e così realizzata. 2) Descrizione delle attività svolte Pagina 6 di 44

7 Le attività di questo obiettivo sono iniziate con l installazione del software grafico da parte dei tecnici I.T.M. con il supporto della ditta fornitrice, e vedono successivamente impegnato il gruppo di lavoro, sotto la guida del Responsabile Scientifico e del Coordinatore tecnico per lo sviluppo delle varie Rappresentazioni significative e l Analisi dei Risultati. Il lavoro svolto in questa fase, quindi, consisteva nell installazione e configurazione del pacchetto software relativo al Modulo 3 del progetto, sviluppato sulla base delle indicazioni suggerite dal Dipartimento di Chimica dell Università degli Studi di Napoli Federico II. Tale pacchetto software ha permesso di elaborare diverse tipologie di rendering dei dati di output ottenuti dalle precedenti simulazioni. Tutti i software presenti nel pacchetto, sono stati ovviamente trattati seguendo le istruzioni indicate nella documentazione ed i manuali forniti con lo stesso e installati all interno dell ambiente di calcolo che ospita la catena modellistica utilizzata nel progetto. Successivamente, sono stati riadattati e riconfigurati per il sistema di calcolo in base alle nostre esigenze di rendering. Infine, per semplificare e velocizzare il lavoro da parte dell utente operatore circa la configurazione e esecuzione dei moduli software forniti, è stata prevista un interfaccia utente grafica user friendly realizzata ad hoc, proprio allo scopo di non coinvolgere l utente in tutta la complessità sottostante. L interfaccia, inoltre, fornisce una serie di opzioni per permettere una completa personalizzazione dei dati che si desidera visualizzare e dare la possibilità, attraverso un sistema di filtri, di selezionare le componenti di proprio interesse, come la visualizzazione di specifici inquinanti chimici, la data e l ora di interesse e altre opzioni. Infine, è stato eseguito un lavoro di integrazione tra il modulo grafico appena installato e i precedenti moduli 1 e 2 previsti dal progetto, cioè il Modello Meteo Regionale e il Modello di dispersione e reazione degli inquinanti, entrambi sviluppati e configurati per la regione Campania. Infine è stata effettuata un analisi comparata e critica dei risultati ottenuti dagli scenari reali nelle varie situazioni stagionali e sono stati sottolineati i vantaggi ottenibili rispetto allo stato attuale della Rete Regionale delle centraline fisse ARPAC, in particolare nei momenti di disfunzionamento di detta RR, e sono stati suggeriti miglioramenti riguardo al possibile potenziamento futuro della stessa, proprio sulle risultanze dell analisi dettagliata degli scenari reali o simulati prodotti. La relazione è accompagnata da alcuni semplici DEMO che illustrano, mediante una selezione molto limitata delle oltre mappe regionali di inquinamento prodotte, le caratteristiche evidenziate dalle stesse, utilizzabili per future applicazioni. Pagina 7 di 44

8 ARTICOLAZIONE DELLE ATTIVITA REALIZZATE (controllare le ultime 3 colonne) OBIETTIVI REALIZZATIVI ATTIVITA TIPOLOGIA (RI/SP) IMPEGNO Mese/persone (Personale dipendente) IMPEGNO Mese/persone (Person. non dipendente) ERP (Dip. Chimica) (Docenti + Borsisti) Mese/persone O.R.1 Progettazione, Direzione e Coordinamento O.R.2 Sviluppo Sistema Calcolo O.R.3 Implementazione Modelli 1.1 Programma ricerca RI , Piano Avanzamento RI Il Sistema di Calcolo RI , Modello Meteorologico RI Regionale Modello Emissione RI Modello Dispersione e Reazione RI O.R.4 Validaz. Mod. Qualità Aria (AQM) 4.1 Scenari Storici RI 2,71 1, Laboratorio Mobile RI Banca Dati RI 4, Scenari realistici RI 12, Scenari di inquinamento RI O.R.5 Elaborazione e Validazione di scenari di inquinamento simulati 5.2 Pianificazione Campionamento e RI Simulazione 5.3 Banca dati aggiornata RI 2, Analisi dati RI 2, Scenari inquinamento simulato da nuovi RI 2, insediamenti O.R.6 Output Rappresentazione 6.1 Installazione modulo SW grafico 6.2 Tabella / Dati / Grafici / Mappe RI 4,53 2, RI 27, Pagina 8 di 44

9 6.3 Analisi dei Risultati RI 2,36 0, CONSULENZE ATTIVATE N. ENTE ORGANISMO DI RICERCA COSTO COMPLESSIVO PROFESSIONISTA DELLA CONSULENZA 1 Ing. Michele Gallo euro 2 CERTITEC S.c.a.r.l euro 3 SISTEMA SERVIZI CONSULTING S.a.s euro OGGETTO DELLA CONSULENZA N. SINTETICA DDESCRIZIONE DELLE ATTIVITA SVOLTE 1 Coordinamento tecnico del Progetto 2 Rilevazione ed elaborazione dati con laboratorio mobile (ETLBUS) 3 Configurazione laboratorio mobile e pianificazione campagna di rilevazione per raccolta, analisi ed elaborazione dati (ETLBUS e DUSTSCAN) Rilevazione ed elaborazione dati con laboratorio mobile (DUSTSCAN) Supervisione e validazione per raccolta, analisi ed elaborazione dati (ETLBUS) Pagina 9 di 44

10 RISULTATI OTTENUTI Installazione, collaudo e testing dell Hardware per la piattaforma HPC. Nell ambito del progetto è stata installata, collaudata e testata, sulle macchine dell ITM, una piattaforma operativa costituita da un sistema distribuito di nodi, allo scopo di creare un Cluster di tipo Beowulf di High Performance Computing (HPC), dedicato al calcolo parallelo massivo. L architettura Beowulf è stata scelta in quanto è attualmente considerata l architettura standard per lo sviluppo di soluzioni di clustering inteso come insieme di computer ad alte prestazioni (in alternativa alle soluzioni HPC proposte dai Supercomputer). Inoltre è una soluzione ottimale nel caso in esame, in quanto è ideale per eseguire applicazioni di calcolo parallelo. Inoltre, il rapporto costo/prestazioni di una macchina di tipo Beowulf è circa tre volte migliore di quello dei tradizionali Supercomputer. Questa architettura è, infine, facilmente scalabile e permette di semplificare il lavoro di realizzazione e configurazione di tutto l ambiente Cluster. Il sistema è finalizzato all ottenimento di mappe e rappresentazioni grafiche della diffusione e dispersione nell atmosfera della Campania dei principali inquinanti gassosi e delle polveri sottili. Sono stati quindi messi a punto dei Prototipi per la presentazione di questi scenari organizzati in Domini geografici: Il primo dominio ha risoluzione 9x9 km ed è centrato su tutta l Italia. Questo dominio rappresenta quello relativo al calcolo delle condizioni al contorno della simulazione. Il secondo dominio, con risoluzione 3x3 km, è centrato sulla regione Campania e la può rappresentare graficamente dalla latitudine 13,4 a 14,9 Est e dalla longitudine 40,3 a 41,3 Nord. Questo dominio utilizza le condizioni al contorno, ottenute dall elaborazione del primo dominio, e permette di elaborare le nuove condizioni al contorno del dominio a risoluzione maggiore. Il terzo dominio, con risoluzione maggiore 1x1 km, è sempre centrato sulla regione Campania, ma può essere utilizzato per eventuali sviluppi riguardanti un dominio di elaborazione della simulazione più dettagliato centrato su Napoli o altri siti particolari della regione. Adattamento del modello Meteorologico WRF- ARW alle esigenze della produzione di scenari di inquinamento. Nell ambito del progetto di ricerca, il software applicativo sviluppato ed opportunamente implementatato ed adattato alle caratteristiche delle macchine dell Azienda permette di effettuare Pagina 10 di 44

11 delle accurate simulazioni per analisi atmosferiche e previsioni meteorologiche. È applicabile su porzioni di territorio estese da pochi metri fino a migliaia di chilometri, a diverse risoluzioni spaziotemporali. Tale software si basa sul modello open source Weather Research and Forecasting Model (WRF), modello scelto per la sua elevata flessibilità che lo rende idoneo per molteplici utilizzi. Per tale motivo il software in esame non è solo un tool per le previsioni meteorologiche, ma può anche essere utilizzato per casi di studio di inquinamento, in quanto può fornire previsioni sia in tempo reale, sia per riprendere e ricostruire dati storici, per la modellazione climatica su scala regionale e quindi può essere utilizzato per la previsione del trasporto e della trasformazione chimico-fisica degli inquinanti, ecc... Architettura Il WRF è composto da diversi moduli a partire dal pre-processing di diversi tipi di dati, fino all'elaborazione degli output e post-processing grafico. Si distinguono due principali moduli, quello del pre-processing (WPS) e quello che costituisce il nucleo del sistema modellistico (WRF-ARW), ciascuno suddiviso in ulteriori moduli. Per ciascuno di questi moduli è stato realizzato uno script di automazione che si occupa di eseguire il relativo modulo. Nell ambito della catena modellistica, l'utilizzo di questo software così adattato consiste nella creazione di file di dati meteorologici come input necessari ai dati dei file di emissione EMEP/ISPRA e al software di dispersione e trasformazione chimica CHIMERE. I file di dati prodotti da WRF possono riassumersi in: Campi tridimensionali della velocità del vento; Campi tridimensionali del tensore della diffusione turbolenta; Campi bidimensionali della velocità di frizione; Campi bidimensionali dell'altezza di mescolamento; Campi bidimensionali dell'altezza di rugosità del suolo; Campi bidimensionali della radiazione solare totale. Implementazione e adattamento dei software per l utilizzo delle Banche dati EMEP da inserire nella catena modellistica WRF-EMEP-CHIMERE per la produzione di scenari di inquinamento. L EMEP, è un gruppo di esperti creato in seno all Agenzia Europea per l Ambiente (EEA), per predisporre la guida per la compilazione degli inventari delle emissioni, guida che è finalizzata a Pagina 11 di 44

12 facilitare la risoluzione dei problemi di inquinamento transfrontaliero attraverso la cooperazione internazionale sul monitoraggio e la modellazione della qualità dell aria, la redazione di inventari delle emissioni e la loro proiezione al futuro per le valutazioni integrate. Ciascuno stato sottomette i propri dati secondo le direttive diramate e periodicamente aggiornate dall EMEP. I dati nazionali subiscono un iter di controllo ed elaborazione per valutare la completezza dei dataset inviati e la comparabilità del dataset rispetto a quelli equivalenti e sottomessi dallo stesso stato membro per la compilazione dell inventario precedente. Nell adattamento alle esigenze del presente progetto si è posta attenzione alle incongruenze segnalate dalle fonti Europee e italiane per ciascuna serie di dati, scartandoli ove necessario. Ulteriori controlli sono stati eseguiti valutando la comparabilità dei dati tra stessi settori e attività che producono quel tipo di emissioni (trasporti stradali ed extrastradali, processi industriali, combustione industriale, combustione civile, emissioni biogeniche). Queste sorgenti infatti costituiscono la maggior parte delle emissioni della Regione Campania. I dati di output di questo software così implementato e testato hanno costituito l input per il modello CHIMERE. Implementazione e adattamento della catena modellistica WRF-EMEP-CHIMERE alle esigenze della produzione di scenari di inquinamento. La catena modellistica (WRF-EMEP-CHIMERE), implementata nell ambito del progetto, richiede diversi tipi di dati per la simulazione di scenari di dispersione di inquinanti atmosferici. In particolare, il modello Chimere necessita di tre tipi di dati di input: dati meteorologici (forniti dal modello meteorologico WRF-ARW qui implementato e adattato), dati di emissione (ottenibili dalle Banche dati e dai Modelli EMEP/ISPRA), e dati sugli aerosol come condizione al contorno. Tutti questi dati vanno forniti su griglie regolari e in formati determinati. In questo progetto POR 3.17 sono state prodotte e sviluppate le operazioni specifiche che debbono essere svolte per ottenere e trasformare nel formato necessario al modello Chimere, i dati di emissione derivanti da banche dati pre-esistenti. Nell ambito delle prime fasi del Progetto ITM del POR 3.17 sono stati quindi messi a punto e utilizzati i modelli previsti dal progetto e relativi all elaborazione e simulazione di scenari di impatto ambientale nella regione Campania: 1) Il Modello Meteo Regionale configurato ad hoc per la regione Campania; 2) il Modello di emissione EMEP dedotto per la Campania; Pagina 12 di 44

13 3) il Modello di dispersione e reazione degli inquinanti. L utilizzo del SW applicativo installato ed opportunamente implementato nell ambito del Work Package WP3 ha quindi consentito di produrre un primo scenario realistico relativo al mese di ottobre I risultati sono stati confrontati soddisfacentemente con i dati registrati dalle Centraline ARPAC in ambito urbano (Napoli e altri Capoluoghi). Lo scenario per altro ha fornito interessanti e dettagliati risultati, a scansione oraria, su altri siti regionali (Città non Capoluoghi provinciali, in particolare il sito di Acerra, nodi autostradali, assi di grande viabilità etc.). Sono stati contestualmente ottenuti i seguenti ulteriori risultati: - Organizzazione e messa in disponibilità di una Banca Dati relativa alle emissioni fino al 2007 per l Italia e la Campania (da EMEP/ISPRA). - Produzione della raccolta delle Mappe di emissione sintetiche 2010 e 2011 per l Italia, come griglie 0.5 x 0.5 (proiezione secondo Mercatore) e 50 x 50 km. - Produzione di una Banca Dati delle emissioni per l Italia (dal Consorzio ISPRA) e delle emissioni mensili, stimate con fattori differenziali stagionali, per la Campania per il 2009, 2010 e Nelle fasi successive per la raccolta, elaborazione ed analisi dei dati si segnalano alcuni risultati significativi: - Messa a punto e calibrazione della strumentazione per il monitoraggio delle polveri sottili e dei principali inquinanti gassosi assemblati in due versioni: una a bordo di un furgone attrezzato, l altra in versione portatile. I furgoni sono stati utilizzati in alcune Campagne di monitoraggio come postazione mobile sorvegliate o anche come supporto per il trasporto e l installazione delle strumentazioni in versione portatile in siti protetti (presso Edifici Pubblici o Privati). - Produzione di una Banca Dati delle misure riportate in rete dalle Centraline ARPAC per giorni selezionati, alcuni consecutivi, per i mesi interessati negli anni , - Campagne di misure di polveri sottili (sistema DUSTSCAN) e produzione della banca dati relativa con la determinazione del PM 10 in 9 siti urbani della Città di Napoli, in 5 siti della Pagina 13 di 44

14 Provincia di Benevento (Capoluogo incluso) e in 2 siti di Acerra. (Tabelle delle medie e delle medie corrette di PM 10 /periodo orario e dati di Temperature, Pressioni e Umidità relativa. // Raccolta dei grafici rappresentativi delle misure ). - Campagne di misure (sistema ETL BUS), produzione della banca dati relativa con medie giornaliere, di CO, NO 2 e O 3 ) nei siti urbani della Città di Napoli (zone collinari e residenziali, zone di traffico) in alcuni siti della Provincia di Napoli vicino ai raccordi autostradali, in alcuni siti della Provincia di Caserta in zona industriale e vicino ai raccordi autostradali. L elaborazione degli scenari sia realistici che simulati, grazie all efficacia della piattaforma informatica realizzata, ha prodotto un abbondanza di risultati dando origine complessivamente, tenendo conto anche degli scenari simulati in versione PAR O (con fattore moltiplicativo quasi 0), a circa mappe solo per il DOM 3, tutte di lettura abbastanza immediata (vedi CD allegato). Conferma della validità e affidabilità della Metodologia Modellistica I dati riportati nell analisi degli scenari, per quello che riguardano i valori massimi, si riferiscono ad aree del territorio Campano distanti dai Capoluoghi. I valori minori delle simulazioni si riferiscono invece ai Capoluoghi di Provincia o ad Acerra. Gli scenari in realtà danno gli andamenti ora per ora per i vari giorni con evidenti punte di massima nelle ore del tardo pomeriggio e della sera. Essi altresì tengono conto delle reali condizioni meteorologiche per cui i massimi più accentuati vengono riscontrati nei periodi secchi anche invernali, mentre tendono ad abbassarsi, almeno per il PM 10, nei giorni di pioggia e nelle ore più piovose. Pagina 14 di 44

15 Complessivamente quindi si può ben ritenere che i dati forniti dagli Scenari sviluppati con le Metodologie e i Programmi presentati in questo Progetto siano del tutto coerenti con i limitati dati forniti dalle centraline urbane fisse. Gli Scenari per altro mostrano l esistenza di dati di inquinamento più accentuati di quelli misurati nelle città e che si presentano in particolare sui principali assi viari della Regione e sui Distretti industriali dove non vi sono strumentazioni per il monitoraggio continuo dell inquinamento. Inoltre gli Scenari forniscono un quadro molto più dettagliato, non solo spaziale, ma anche nella sua evoluzione oraria nel corso delle singole giornate. In conclusione si può affermare che complessivamente gli Scenari prodotti con il programma utilizzato sono stati validati soddisfacentemente nel periodo invernale e semiprimaverile: l applicazione nei periodi successivi è quindi del tutto soddisfacente e potrà essere utilizzato anche per produrre previsioni. Ciò è dimostrato sia dal confronto giornaliero con i dati delle Centraline fisse ARPAC, sia da quello con le misure sperimentali effettuate tramite le strumentazioni limitate del Laboratorio Mobile impiegato in questo Progetto. D altra parte si deve sottolineare che la disposizione delle Centraline ARPAC solo in alcuni quartieri dei Capoluoghi urbani porta a sottovalutare i dati di inquinamento di intere aree della Regione, lontane dalle aree urbane. D'altra parte, i dati delle Centraline ARPAC dei Capoluoghi effettuano, come già sottolineato, medie giornaliere ed i minimi precedenti si riferiscono quasi sempre a orari di punta (primo pomeriggio) e al solito in aree relativamente lontane dai siti ove operano le Centraline stesse. Confronti interstagionali per PM 10 e per ciascuno degli inquinanti gassosi Gli scenari forniscono delle rappresentazioni molto dettagliate, essendo riportate per ogni ora del giorno con una accuratezza relativa ad aree di 1 km x 1 km. In tutto i periodi valutati non risultano comunque sforamenti degli Standard di Qualità dell Aria come dalle normative di Legge previste per stimare il grado di pericolosità dell inquinamento (D.M. no. 60 del 2/04/2002 che recepisce le Direttive Europee, e sostituisce i precedenti del 1992/94). Pagina 15 di 44

16 Conclusione Si può affermare che complessivamente gli Scenari prodotti con il programma utilizzato sono stati collaudati soddisfacentemente e quindi le differenze stagionali nelle Qualità dell Aria sono ben evidenziate per alcune sostanze, mentre, come era da aspettarsi, per altre risultano differenze irrilevanti. Complessivamente quindi si può ben ritenere che i dati forniti dagli Scenari sviluppati con le Metodologie e i Programmi presentati in questo Progetto siano del tutto coerenti con le aspettative. Gli Scenari per altro mostrano l esistenza di dati di inquinamento spesso più accentuati di quelli misurati nelle città e che si presentano in particolare sugli Assi viari principali della Regione e sui Distretti industriali dove non vi sono strumentazioni per il monitoraggio continuo dell inquinamento. Inoltre gli Scenari forniscono un quadro molto più dettagliato, non solo spaziale, ma anche nella sua evoluzione oraria nel corso delle singole giornate. Gli scenari infine tengono ben conto delle condizioni meteorologiche per cui i massimi più accentuati vengono riscontrati nei periodi secchi o poco ventosi, mentre tendono ad abbassarsi, nei giorni di pioggia e nelle ore più piovose. Analisi di casi estremi imprevisti (incendi anche diffusi, incidenti) segnalati dalla Rete Regionale di Stazioni o Centraline fisse dell ARPAC L analisi dei risultati prodotti dai calcoli della catena WRF-EMEP-CHIMERE ha mostrato in alcuni casi delle differenze tra i dati di inquinamento calcolati e quelli misurati dalle Centraline fisse e/o dal Laboratorio Mobile utilizzato in questo Progetto. La conclusione è che in questi pochi casi particolari la capacità revisionali sono venute meno perché il modulo EMEP, che stima le emissioni regionale e provinciali, non ha potuto prevedere incendi anche diffusi ad esempio di roghi stradali di sacchetti di immondizia innescati dalla popolazione di alcuni quartieri di Napoli o di alcuni Comuni. Oppure roghi di cumuli di copertoni di ruote di auto e tir in località extraurbane; o infine di fuochi utilizzati dai ladri di cavi di rame per bruciarne le vernici isolanti. Critica della attuale situazione carente della R.R. In questa situazione i risultati della catena di calcolo WRF-EMEP-CHIMERE possono esercitare un valido ruolo di supplenza, purchè siano gestiti da personale a conoscenza del know-how. Potenzialità dell analisi: monitoraggio di aree non coperte dalla Rete Regionale Un altra capacità di analisi della catena WRF-EMEP-CHIMERE è rappresentata dalla possibilità di Pagina 16 di 44

17 calcolare l inquinamento da polveri sottili e da sostanze gassose, previste dalle Normative di Legge, anche in aree non coperte dalla Rete Regionale di Centraline fisse, oltre alla possibilità di arricchirne le corrispondenti Banche dati a disposizione delle Autorità locali o di potenziali utenti. Potenzialità predittiva degli scenari Nel modulo WP5-5 è stata dimostrata la concreta capacità della catena WRF-EMEP-CHIMERE di simulare le conseguenze di variazioni nella tecnologia delle emissioni complessive o per settori definiti (industria, servizi, traffico) o per l installazione di nuovi impianti (emissione, trasformazione e ricaduta al suolo di inquinanti da sorgenti locali puntiformi Capacità di valutare la Qualità dell Aria a breve(oggi/domani/dopodomani) E possibile in principio non limitarsi a fare delle previsioni meteorologiche, anche locali, come è possibile già oggi, ma utilizzare la catena WRF-EMEP-CHIMERE per effettuare delle previsioni realistiche a breve (oggi/domani/dopodomani) sullo stato dell inquinamento atmosferico e della Qualità dell aria. Utilizzabilità e Commerciabilità dei prodotti Non è qui il luogo per effettuare una valutazione di marketing, ma una brevissima considerazione sulla utilizzabilità dei risultati di questo progetto va fatta. In realtà, oltre ovviamente alla Regione Campania, possono essere interessati tutti gli altri Enti pubblici (Comuni, Aree Metropolitane, Provincie, fintanto che rimarranno in vita, o eventuali Organi intermedi che le dovessero sostituire), sia campani che di altre Regioni e Autorità locali, ma anche altri Enti di servizio, Aziende e strutture produttive potranno a loro volta essere interessate. Napoli 18/08/2011 Ing. Michele Gallo Prof Guido Barone Pagina 17 di 44

18 INDICE - ALLEGATI Elenco Deliverables Il Diagramma di Gantt Checklist di Valutazione Formulazione dei criteri di dimensionamento e attività di collaudo della piattaforma di calcolo parallelo (HPC) Collaudo della piattaforma HPC - Hardware Collaudo della piattaforma HPC - Software Configurazione Laboratorio Mobile ETLBUS e DUSTSCAN Analisi del materiale grafico prodotto Selezione di alcune mappe degli scenari elaborati Pagina 18 di 44

19 ELENCO DELIVERABLES Deliverable Denominazione WP/Task Mese inizio Data ultimazione Inizio D1 Programma di ricerca WP 1/Task /11/2009 D2 Piano avanzamento lavori WP 1/Task /07/2011 D3 Sistema di calcolo parallelo WP 2/Task /01/2010 D4 Modello meteorologico regionale WP 3/Task /06/2010 D5 Modello di emissione WP 3/Task /10/2010 D6 Modello di dispersione e reazione WP 3/Task /10/2010 D7 Scenari storici di inquinamento WP 4/Task /12/2010 D8 Laboratorio mobile WP 4/Task /04/2010 D9 Banca dati (da rilevazione mobile) WP 4/Task /03/2011 D10 Scenari realistici di inquinamento WP 4/Task /05/2011 D11 Scenari di inquinamento WP 5/Task /06/2011 D12 Prog. delle attività di campionamento e WP 5/Task /07/2011 D13 sssimulazione Banca dati aggiornata WP 5/Task /07/2011 D14 Analisi dati WP 5/Task /07/2011 D15 Scenari di inq.nto simulato da nuovi WP 5/Task /07/2011 D16 insediamenti Sistema grafico WP 6/Task /11/2010 D17 Tabelle / Dati / Grafici / Mappe WP 6/Task /08/2011 D18 Analisi dei Risultati WP 6/Task /08/2011 Pagina 19 di 44

20 Milestones Nr. Denominazione WP/Task Data ultimazione M1 Collaudo sistema calcolo parallelo WP 2/Task /01/2010 M2 Elaborazione modello meteorologico regionale WP 3/Task /06/2010 M3 Verifica equipaggiamento laboratorio mobile WP 4/Task /10/2010 M4 Verifica sistema grafico WP 6/Task /11/2010 M5 Verifica scenari storici WP 4/Task /12/2010 M6 Verifica scenari realistici WP 4/Task /04/2011 M7 Elaborazione Scenari di inq.nto simulato WP 5/Task /07/2011 M8 Verifica grafici e mappe WP 6/Task /08/2011 Pagina 20 di 44

21 IL DIAGRAMMA DI GANTT Il diagramma di Gantt rappresenta l organizzazione temporale delle attività descritte nel nuovo programma di ricerca. Pertanto, le attività di riferimento risultano suddivise in WP (workpackages), ciascuno articolato in Task. Il Gantt è suddiviso in mesi numerati, dal mese n 1, corrispondente a Dicembre 2009 (che comprende l arco temporale che va dall 01/12/2009 al 31/12/2009) al mese n 21, corrispondente a Luglio 2011 (che comprende l arco temporale che va dall 01/08/2011 al 18/08/2011). Il diagramma parte dalla data di inizio progetto, corrispondente al 20/11/2009. Il WP1, corrispondente all attività di Progettazione, direzione e coordinamento, si sviluppa per tutta la durata del progetto, prevedendo riunioni operative con frequenza almeno settimanale. Il WP1 è articolato nei seguenti Task: Task Programma di ricerca sviluppato nell arco temporale che va dall inizio del progetto (20/11/2009) al 30/11/2009 Task 1.2 Piano di avanzamento sviluppato per tutta la durata del progetto Il WP2, corrispondente all attività di Sviluppo del sistema di calcolo, si articola nel solo Task 2.1 Il sistema di calcolo che si sviluppa nell arco temporale che va dall 1/12/2009 al 31/01/2010. Il WP3, corrispondente all attività di Implementazione dei modelli, si sviluppa nell arco temporale che va dal 01/01/2010 al 31/10/2010. Il WP3 sarà articolato nei seguenti Task: Task 3.1 Modello meteo regionale sviluppato nell arco temporale che va dal 01/01/2010 al 30/06/2010. Task 3.2 Modello di emissione sviluppato nell arco temporale che va dal 01/03/2010 al 31/10/2010. Task 3.3 Modello di dispersione e reazione sviluppato nell arco temporale che va dal 01/04/2010 al 31/10/2010. Il WP4, corrispondente all attività di Validazione del modello di qualità dell aria, si sviluppa nell arco temporale che va dal 01/06/2010 al 30/04/2011. Il WP4 sarà articolato nei seguenti Task: Pagina 21 di 44

22 Task 4.1 Scenari storici sviluppato nell arco temporale che va dal 01/07/2010 al 31/12/2010. Task 4.2 Laboratorio mobile sviluppato nell arco temporale che va dal 01/12/2010 al 31/12/2010. Task 4.3 Banca dati sviluppato nell arco temporale che va dal 01/07/2010 al 30/04/2011. Task 4.4 Scenari realistici sviluppato nell arco temporale che va dal 01/10/2010 al 30/04/2011. Il WP5, corrispondente all attività di Elaborazione / Validazione scenari simulati, si sviluppa nell arco temporale che va dal 01/05/2011 al 31/06/2011. Il WP5 sarà articolato nei seguenti Task: Task 5.1 Scenari inquinamento sviluppato nell arco temporale che va dal 01/05/2011 al 30/06/2011 Task 5.2 Programma di Campionamento e simulazione sviluppato nell arco temporale che va dal 01/05/2011 al 30/06/2011 Task 5.3 Banca dati Task 5.4 Risultato analisi sviluppato nell arco temporale che va dal 01/05/2011 al 31/07/2011 sviluppato nell arco temporale che va dal 01/05/2011 al 31/07/2011 Task 5.5 Scenari di inquinamento sviluppato nell arco temporale che va dal simulato simulati da nuovi insediamenti 01/05/2011 al 31/07/2011 Il WP6, corrispondente all attività di Output rappresentazione, si sviluppa nell arco temporale che va dal 01/09/2010 al 18/08/2011. Il WP6 sarà articolato nei seguenti Task: Pagina 22 di 44

23 Task 6.1 Installazione modello SW grafico sviluppato nell arco temporale che va dal 01/09/2010 al 30/11/2010 Task 6.2 Tabelle dati, grafici e mappe Task 6.3 Analisi dei risultati sviluppato nell arco temporale che va dal 01/09/2010 al 18/08/2011 sviluppato nell arco temporale che va dal 01/09/2010 al 18/08/2011 Infine, le Milestones, introdotte nel nuovo programma di ricerca sono state introdotte nel Diagramma di Gantt attraverso la numerazione introdotta nel campo Nr della tabella seguente: Milestones Nr. Denominazione WP/Task Data ultimazione M1 Collaudo sistema calcolo parallelo WP 2/Task /01/2010 M2 Elaborazione modello meteorologico regionale WP 3/Task /06/2010 M3 Verifica equipaggiamento laboratorio mobile WP 4/Task /10/2010 M4 Verifica sistema grafico WP 6/Task /11/2010 M5 Verifica scenari storici WP 4/Task /12/2010 M6 Verifica scenari realistici WP 4/Task /04/2011 M7 Elaborazione Scenari di inq.nto simulato WP 5/Task /07/2011 M8 Verifica grafici e mappe WP 6/Task /08/2011 Pagina 23 di 44

24 Consuntivo Allegato WP1-7 al Elemento Anno 2009 Anno 2010 Anno 2011 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 Cod Attività di Riferimento MESE NOV DIC GEN FEB MAR APR MAG GIU LUG AGO SETT OTT NOV DIC GEN FEB MAR APR MAG GIU LUG AGO dal-al 20/11/09 31/12/09 31/01/10 28/02/10 31/03/10 30/04/10 31/05/10 30/06/10 31/07/10 31/08/10 30/09/10 31/10/10 30/11/10 31/12/10 31/01/11 28/02/11 31/03/11 30/04/11 31/05/11 30/06/11 ######## 18/08/11 Progettaz. Direz. & Coord. WP1 Programma ricerca Task 1.1 Piano Avanzamento Task 1.2 Sviluppo Sistema Calcolo WP2 Il Sistema di Calcolo Tasl 2.1 Implementazione Modelli WP3 Modello Metereologico Regionale Task 3.1 Modello Emissione Task 3.2 Modello Dispersione e Reaz. Task 3.3 Validaz. Mod. Qualità Aria (AQM) WP4 Scenari Storici Task 4.1 Laboratorio Mobile Task 4.2 Banca Dati Task 4.3 Scenari Realistici Task 4.4 Elaboraz./Validaz. Scenari Simulati WP5 Scenari di Inquinamento Task 5.1 Pianificazione Campionamento e Simulazione Task 5.2 Banca Dati aggiornata Task 5.3 Analisi dati Task 5.4 Scenari Inq.nto simulato da nuovi insediamenti Task 5.5 Output Rappresentazione WP6 Installazione modulo SW grafico Task 6.1 Tabella / Dati / Grafici / Mappe Task 6.2 Analisi dei Risultati Task 6.3 Totale Risorse Umane per Mese Prof. Borsisti Pagina 24 di 44

25 CHECKLIST DI VALUTAZIONE WP: 2 Task: 2.1 Milestone: M1 Sviluppo Sistema Calcolo Parallelo Configurazione, Installazione e Testing Sistema Collaudo Sistema Calcolo Parallelo Deliverable Codice: D.3 Denominazione: Sistema di calcolo parallelo configurato e testato GOAL: Id QUESTION Misura Attesa Misura Riscontrata 1. Superamento items di Collaudo collaudo positivo 100% 80% items n Esito valutazione Data:31/01/2010 Firme: Pagina 25 di 44

26 CHECKLIST DI VALUTAZIONE WP: 3 Task: 3.1 Milestone: M2 Sviluppo output di rappresentazione Configurazione, Installazione e Testing Sistema Elaborazione modello meteorologico regionale Deliverable Codice: D.4 Denominazione: Modello meteorologico regionale GOAL: Id QUESTION Misura Attesa Misura Riscontrata 1. Verifica modello meteorologico su scala regionale correttamente elaborato Modelli elaborati n 3 elaborazioni WRF di prova (i risultati non essendo utili per le fasi successive del progetto non sono stati salvati) Esito valutazione Data:30/06/2010 Firme: Pagina 26 di 44

27 CHECKLIST DI VALUTAZIONE WP: 4 Task: 4.2 Milestone: M3 Validazione modello qualità dell aria Configurazione, Installazione e Testing Laboratorio mobile Verifica equipaggiamento laboratorio mobile Deliverable Codice: D.8 Denominazione: Laboratorio mobile GOAL: Id QUESTION Misura Attesa Misura Riscontrata 1. Rispondenza equipaggiamento alle specifiche Verifica positiva = 100% n 100% ETLBUS 100% DUTSCAN * * (collaudo effettuato il 10/12/2009) Esito valutazione Data:31/10/2010 Firme: Pagina 27 di 44

28 CHECKLIST DI VALUTAZIONE WP: 4 Task: 4.1 Milestone: M5 Validazione Modello Qualità dell aria Elaborazione scenari storici di inquinamento Verifica scenari storici Deliverable Codice: D.7 Denominazione: Scenari storici di inquinamento GOAL: Id QUESTION Misura Attesa Misura Riscontrata 1. Verifica n Scenari storici significativi correttamente elaborati n Scenari storici significativi correttamente elaborati 2 Elaborati 3 scenari storici di prova con dati del 07/2003 Esito valutazione Data: 31/10/2010 Firme: Pagina 28 di 44

29 CHECKLIST DI VALUTAZIONE WP: 4 Task: 4.4 Milestone: M6 Validazione modello qualità dell aria Aggiornamento ed Elaborazione scenari realistici Verifica scenari inquinamento reale Deliverable Codice: D.10 Denominazione: Scenari realistici di inquinamento GOAL: Id QUESTION Misura Attesa Misura Riscontrata 1. Verifica scenari realistici di inquinamento significativi correttamente elaborati n Scenari realistici di inquinamento significativi correttamente elaborati 5 9: 6-9/10/ /12/ /12/ /01/ /01/ /01 6/02/ /03/ /03/ /03/2011 Esito valutazione Data: 31/03/2011 Firme: Pagina 29 di 44

30 CHECKLIST DI VALUTAZIONE WP: 6 Task: 6.1 Milestone: M4 Sviluppo sistema informatico di rappresentazione Installazione modulo SW grafico Verifica sistema grafico Deliverable Codice: D.16 Denominazione: Sistema grafico GOAL: Id QUESTION Misura Attesa Misura Riscontrata 1. Verifica SW grafici Grafici correttamente > 100 elaborati > n Esito valutazione Data: 30/11/2010 Firme: Pagina 30 di 44

31 CHECKLIST DI VALUTAZIONE WP: 5 Task: 5.5 Milestone: M7 Elaborazione e validazione scenari di inquinamento simulato Elaborazione e validazione scenari simulati Verifica scenari di inquinamento simulati Deliverable Codice: D.15 Denominazione: Scenari di inquinamento simulati GOAL: Id QUESTION Misura Attesa Misura Riscontrata 1. Verifica scenari simulati significativi correttamente elaborati n Scenari simulati significativi correttamente elaborati 5 5: 15-20/12/ /12/ /07/ /06/ /07/2011 Esito valutazione Data: 30/07/2011 Firme: Pagina 31 di 44

32 CHECKLIST DI VALUTAZIONE WP: 6 Task 6.2 Milestone: M8 Sviluppo Sistema informatico di rappresentazione Sviluppo grafici e mappe Verifica tabelle dati, grafici e mappe Deliverable Codice: D.17 Denominazione: Tabelle dati, grafici, mappe cartografiche GOAL: Id QUESTION Misura Attesa Misura Riscontrata 1. N grafici e n mappe significative per singolo scenario analizzato (reali e simulati) 600 per un totale > n N grafici e n mappe significative per singolo scenario 30 Esito valutazione Data: 18/08/2011 Firme: Pagina 32 di 44

33 FORMULAZIONE DEI CRITERI DI DIMENSIONAMENTO E ATTIVITÀ DI COLLAUDO DELLA PIATTAFORMA DI CALCOLO PARALLELO (HPC) Hardware della piattaforma HPC Nell ambito del progetto è stata collaudata e testata una piattaforma operativa costituita da un sistema distribuito di nodi, allo scopo di creare un Cluster di tipo Beowulf di High Performance Computing (HPC), dedicato al calcolo parallelo massivo. L architettura Beowulf è stata scelta in quanto è attualmente considerata l architettura standard per lo sviluppo di soluzioni di clustering inteso come insieme di computer ad alte prestazioni (in alternativa alle soluzioni HPC proposte dai Supercomputer). Inoltre è una soluzione ottimale nel caso in esame, in quanto è ideale per eseguire applicazioni di calcolo parallelo. Inoltre, il rapporto costo/prestazioni di una macchina di tipo Beowulf è circa tre volte migliore di quello dei tradizionali Supercomputer. Questa architettura è, infine, facilmente scalabile e permette di semplificare il lavoro di realizzazione e configurazione di tutto l ambiente Cluster. Nell analisi delle risorse richieste dal progetto, è stato considerato necessario realizzare un ambiente di testing al fine di poter individuare la configurazione minima richiesta per eseguire la simulazione e, inoltre, reperire le informazioni necessarie per valutare ed analizzare al meglio il prototipo di architettura hardware da realizzare. Per tale sistema è stata utilizzata un architettura di tipo Beowulf di classe 1 che prevede l utilizzo di componenti hardware off the shelf, ovvero, componenti di basso prezzo facilmente reperibili in commercio. Dal punto di vista hardware, l ambiente è composto da 36 nodi, ciascuno equipaggiato con un processore Dual-core e 2 Gb di memoria Ram (1 Gb di Ram per core), unità di storage di tipo NAS con hard disk Sata II. Dal punto di vista del cablaggio, gli Switch di rete per le connessioni Giga-ethernet sono stati collegati tra loro utilizzando una topologia a stella (non in cascata) con uno switch che funge da master stella per evitare un eccessivo traffico di rete. Dopo la realizzazione del sistema, è stato effettuato il monitoraggio dello stesso, a livello fabric (livello Hardware) per un periodo di una settimana anche con l ausilio dello strumento di monitoring open source Ganglia. Sono stati analizzati tutti i componenti hardware del sistema: UPS, tensione delle prese di alimentazione, sistema di dissipazione e ventole, temperature dei processori e stato della rete e stato di carico delle CPU e delle memorie. Dall analisi si è verificato che tutti i componenti funzionano correttamente. Su questo sistema di testing è stato, quindi, effettuato il benchmark delle prestazioni in modalità manuale; è stata fatta partire la simulazione e sono stati calcolati i tempi di esecuzione della stessa. Pagina 33 di 44

34 Valutando le performance ottenute, sono stati individuati i requisiti minimi richiesti per poter eseguire la simulazione. Quest analisi dei requisiti minimi è fortemente legata al tipo di simulazione che si vuole eseguire e soprattutto al setup scelto in fase di simulazione. All interno dell ambiente di testing è stato utilizzata una configurazione che prevede 3 domini di elaborazione con opzioni di setting standard. Tali domini sono stati accuratamente definiti e hanno le seguenti risoluzioni: Il primo dominio ha risoluzione 9x9 ed è centrato su tutta l Italia. Questo dominio rappresenta quello relativo al calcolo delle condizioni a contorno della simulazione. Il secondo dominio con risoluzione 3x3 è centrato sulla regione Campania. Questo dominio utilizza le condizioni a contorno ottenute dall elaborazione del primo dominio e permette di elaborare le nuove condizioni a contorno del dominio a risoluzione maggiore. Il terzo dominio con risoluzione 1x1 è centrato su Napoli e rappresenta il dominio di elaborazione della simulazione. Per una simulazione standard (eseguendo quindi tutti i moduli previsti), con la configurazione considerata, sono stati individuati i requisiti minimi per l elaborazione del software. Tali requisiti prevedono l utilizzo di almeno 8 core di calcolo più un nodo Master (head node) per la gestione del Cluster. Ogni core deve essere composto da: Un Processore x86_64/amd64 1 Gb di memoria Ram Data la quantità limitata di core utilizzati in questa configurazione minimale, è stata giudicata irrilevante al fine delle prestazioni, la quantità di nodi utilizzati per ottenere il numero di core individuato come requisito minimo. Quindi, utilizzare 4 nodi di calcolo equipaggiati con processore Dual-core piuttosto che 2 nodi di calcolo con processore Quad-core non è rilevante. Su tale infrastruttura, che risponde ai requisiti minimi richiesti, è stato ipotizzato un tempo di elaborazione della simulazione direttamente scalandolo da quello ottenuto in ambiente di testing. La durata della simulazione completa, con l hardware minimo e con il setup descritto sopra, si dovrebbe attestare intorno alle 12 ore circa di elaborazione (da valutare). Valutando le informazioni ottenute nell ambiente di testing, si è quindi valutata la realizzazione di un prototipo di architettura basato su hardware di ultima generazione quali gli chassis Blade. Nonostante l architettura Beowulf preveda l utilizzo di componenti standard presenti in commercio al dettaglio, è stato deciso di utilizzare, per questo prototipo, la tecnologia Blade perché, è una soluzione che permette di ottenere massime prestazioni, altissima scalabilità e minimizzare al meglio l occupazione di spazio all interno della sala server a disposizione. Altra cosa molto importante, semplifica notevolmente il cablaggio di componenti ingombranti quali cavi di Pagina 34 di 44

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