Produzione e Validazione. del progetto MINNI. Lina Vitali, Massimo D Isidoro ENEA- UTVALAMB-AIR

Transcript

1 Produzione e Validazione dei campi Meteorologici nell ambito del progetto MINNI Lina Vitali, Massimo D Isidoro ENEA- UTVALAMB-AIR Incontro ENEA LaMMA Bologna, 27 settembre 212

2 Il Progetto MINNI LA CATENA MODELLISTICA Campi ECMWF RAMS, LAPS Meteo Dati Locali Sottosistema METEO SURFPRO Parametri di turbolenza Inventari (ISPRA ed EMEP) Emission Manager Emissioni Info spaziali e temporali Sottosistema EMISSIVO Campi EMEP IC e BC FARM Matrici di Trasferimento Sottosistema CHIMICO-FISICO Concentrazioni e Deposizioni GAINS

3 Il Progetto MINNI DOMINI APPROCCIO MODELLISTICO PER LA METEOROLOGIA 1999, 25 2km : RAMS (nudging) 4km : LAPS 23, 27 2 km : RAMS (nudging) 4km : RAMS (nudging)

4 Campi Meteorologici nell ambito del Progetto MINNI SIMULAZIONI METEO SUL DOMINIO NAZIONALE A 2X2 km 2 DI RISOLUZIONE RAMS (Colorado State University) Regional Atmospheric Modeling System ModelloPrognostico non idrostatico RAMS Simulations Details Initialisation: ECMWF Analyses, Synop observations Radiation: Convection: Chen and Cotton (1983) long/shortwave model cloud processes considering all condensate as liquid Modified Kuo scheme activated (Tremback,199) Soil/Surface: LEAF-2, Land Ecosystem Atmosphere Feedback model (Walko et al, 2) Turbulence : Mellor & Yamada level 2.5 (Mellor and Yamada,1982) Microphysics: Bulk microphysics parameterization (cloud water, rain, pristine ice, snow, aggregates, graupel, and hail, or certain subsets of these; Walko et al,1995) 4DDA: Archiving: Nudging on pre-analysed fields Fields archived on houly basis.

5 Campi Meteorologici nell ambito del Progetto MINNI SIMULAZIONI METEO SUL DOMINIO NAZIONALE A 2X2 km 2 DI RISOLUZIONE RAMS (Colorado State University) Regional Atmospheric Modeling System ModelloPrognostico non idrostatico Le condizioni iniziali e al contorno sono state ottenute a partire dai campi di analisi meteorologica dell ECMWF (European Centre For Medium-Range Weather Forecast). Le simulazioni sono state effettuate in modalità di nudging. Si sono utilizzate a tal fine le osservazioni della rete WMO (World Meteorological Organization) di tipo SYNOP e METAR disponibili attraverso gli archivi ECMWF. Le simulazioni sono state re-inizializzate ogni sette (o dieci) giorni in modo da rimuovere eventuali derive dei campi calcolati rispetto alle analisi di grande scala e alle osservazioni locali. Two-way nesting.

6 Campi Meteorologici nell ambito del Progetto MINNI SIMULAZIONI METEO SUI 5 SOTTO-DOMINI A 4X4 km 2 DI RISOLUZIONE 1999 E 25 LAPS (Local Analysis and Prediction System) Modello Diagnostico

7 Campi Meteorologici nell ambito del Progetto MINNI SIMULAZIONI METEO SUI 5 SOTTO-DOMINI A 4X4 km 2 DI RISOLUZIONE 1999 E 25

8 Campi Meteorologici nell ambito del Progetto MINNI SIMULAZIONI METEO SUI 5 SOTTO-DOMINI A 4X4 km 2 DI RISOLUZIONE 1999 E 25 CONTROLLO DI QUALITÀ DEI DATI ACQUISITI IN LAPS il check climatologico esclude dati che escono da range tipici di variabilità il check della deviazione standard controlla che la differenza tra il valore attuale e quello del time step precedente non si discosti troppo (un certo numero di deviazioni standard) dalla media di tale differenza su tutte le stazioni il background check controlla che il valore osservato non si discosti troppo dal background. filtro di Kalman E' stato sviluppato da noi un software di pre-processing dei dati per garantire la continuità dei dati e il controllo degli spikes. LAPS consente anche di compilare files di Blacklist per escludere dall'analisi una o più stazioni per una o più variabili.

9 Campi Meteorologici nell ambito del Progetto MINNI SIMULAZIONI METEO SUI 5 SOTTO-DOMINI A 4X4 km 2 DI RISOLUZIONE 23 E 27 Per gli anni meteorologici 23 e 27 anche i campi ad alta risoluzione sulle 5 macroregioni sono stati calcolati con l approccio prognostico, utilizzando il modello RAMS e seguendo lo stesso approccio adottato sul dominio nazionale.

10 Validazione dei campi Meteorologici nell ambito del Progetto MINNI Confronto, per le principali variabili meteorologiche, con gli indicatori annuali e mensili prodotti da ISPRA nell ambito del sistema SCIA ( ATTIVITÀ DI VALIDAZIONE DEI CAMPI METEOROLOGICI 25 Confronto su cinque siti (uno per ciascuna macroregione) con dati da radiosondaggio MILANO_LINATE PRATICA_DI_MARE BRINDISI CAGLIARI TRAPANI Confronto statistico sulla macroregione del Nord Italia, effettuato nell ambito del progetto POMI (Po-Valley Modelling Intercomparison Exercise ) Confronti con i dati meteorologici forniti da alcune Regioni (attualmente Piemonte, Lombardia, Veneto,Friuli Venezia Giulia, Emilia Romagna). Confronti orari su ciascuna stazione. (già a disposizione i dati anche per il 23 e il 27)

11 Confronto con dati da RADIOSONDAGGIO ATTIVITÀ DI VALIDAZIONE DEI CAMPI METEOROLOGICI 25 Confronto su cinque siti (uno per ciascuna macroregione) con dati da radiosondaggio. (Vitali et al. Poster presentation at the European Geosciences Union (EGU) General Assembly 28. Vienna, April 28) MILANO_LINATE PRATICA_DI_MARE BRINDISI CAGLIARI TRAPANI T Model - T Radiosounding RH Model - RH Radiosounding 55 m 15 m 1 m 55 m 15 m 1 m MONTHS + DAY FRACTION MONTHS + DAY FRACTION MONTHS + DAY FRACTION MONTHS + DAY FRACTION MONTHS + DAY FRACTION BRINDISI TRAPANI CAGLIARI MILANO/LINATE PRATICA DI MARE Bias medi di T (sopra) ed RH (sotto) calcolati per RAMS (nero) e LAPS (rosso) sui 5 siti considerati. I Bias sono calcolati per ogni mese e a 4 diverse ore della giornata, 6, 12, 18.

12 Confronto con dati da RADIOSONDAGGIO ATTIVITÀ DI VALIDAZIONE DEI CAMPI METEOROLOGICI 25 Confronto su cinque siti (uno per ciascuna macroregione) con dati da radiosondaggio. (Vitali et al. Poster presentation at the European Geosciences Union (EGU) General Assembly 28. Vienna, April 28) MILANO_LINATE PRATICA_DI_MARE BRINDISI CAGLIARI TRAPANI TOTAL OBS OBS-LAPS OBS-RAMS T E M PE R A T U R E IN V E R S IO N O C C U R R E N C E BRINDISI TRAPANI ONLY LAPS CAGLIARI ONLY RAMS MILANO L. PARTICA DI MARE A N N U A L N O V - D E C JA N - F E B M A R - A PR S E P -O C T M A Y -JU N JU L -A U G Numero di inversioni di temperatura (annuali e stagionali)

13 Confronti nell ambito del progetto POMI ATTIVITÀ DI VALIDAZIONE DEI CAMPI METEOROLOGICI 25 Confronto statistico sulla macroregione del Nord Italia, effettuato nell ambito del progetto POMI(Po-Valley Modelling Intercomparison Exercise, Thunis et al., 29) MEETINGS Ispra (3/28) <-- Kick-off meeting Brescia (2/29) Ispra (9/29) Ispra (25/11/21) <-- Final meeting

14 Confronti nell ambito del progetto POMI

15 Confronti nell ambito del progetto POMI

16 Confronti nell ambito del progetto POMI Temperatura a 2 m Intensità del vento a 1 m Umidità relativa a 2 m

17 Confronti nell ambito del progetto POMI ATTIVITÀ DI VALIDAZIONE DEI CAMPI METEOROLOGICI 25

18 Confronti nell ambito del progetto POMI ATTIVITÀ DI VALIDAZIONE DEI CAMPI METEOROLOGICI 25 Longitude Intensità del vento a 2 m Latitude Temperatura a 2 m Umidità Relativa a 2 m (analisi aggiunta dopo EMS)

19 Confronto con dati meteorologici forniti dal alcune REGIONI ATTIVITÀ DI VALIDAZIONE DEI CAMPI METEOROLOGICI 25 Confronti con i dati meteorologici forniti da alcune Regioni (attualmente Piemonte, Lombardia, Veneto,Friuli Venezia Giulia, Emilia Romagna). Confronti orari su ciascuna stazione. Un esempio: confronti sui dati della Regione Friuli Venezia Giulia (Vitali et al. Poster presentation at the 13th International Conference on Harmonisationwithin Atmospheric Dispersion Modelling for Regulatory Purposes. Paris, June 21). IOA calcolati per l intensità del vento (W), la temperatura (T) e l umidità relativa (RH) in funzione della quota della stazione. Nero:RAMS Rosso:LAPS

20 Confronto con dati meteorologici forniti dal alcune REGIONI ATTIVITÀ DI VALIDAZIONE DEI CAMPI METEOROLOGICI 25 Confronti con i dati meteorologici forniti da alcune Regioni (attualmente Piemonte, Lombardia, Veneto,Friuli Venezia Giulia, Emilia Romagna). Confronti orari su ciascuna stazione. Un esempio: confronti sui dati della Regione Friuli Venezia Giulia (Vitali et al. Poster presentation at the 13th International Conference on Harmonisationwithin Atmospheric Dispersion Modelling for Regulatory Purposes. Paris, June 21). IOA calcolati per stazioni situate in siti pianeggianti e ordinate per quota. Sono presentati i valori calcolati per 4 diverse ore della giornata (, 6, 12, 18 ora locale). Nero: RAMS Rosso: LAPS.

21 Confronto con dati meteorologici forniti dal alcune REGIONI ATTIVITÀ DI VALIDAZIONE DEI CAMPI METEOROLOGICI 25 Confronti con i dati meteorologici forniti da alcune Regioni (attualmente Piemonte, Lombardia, Veneto,Friuli Venezia Giulia, Emilia Romagna). Confronti orari su ciascuna stazione. Un esempio: confronti sui dati della Regione Friuli Venezia Giulia (Vitali et al. Poster presentation at the 13th International Conference on Harmonisationwithin Atmospheric Dispersion Modelling for Regulatory Purposes. Paris, June 21). IOA calcolato per LAPS in funzione della distanza dalla stazione con dati acquisiti più vicina (analisi effettuata per siti a meno di 3 m di quota)

22 Confronto con dati meteorologici forniti dal alcune REGIONI ATTIVITÀ DI VALIDAZIONE DEI CAMPI METEOROLOGICI 25 Validazione sull intero Data Set dei dati regionali raccolti (Nord Italia) (Piemonte, Lombardia, Veneto, Friuli Venezia Giulia, Emilia Romagna).

23 Validazione dei campi Meteorologici nell ambito del Progetto MINNI SINTESI DELLE ATTIVITÀ DI VERIFICA REALIZZATE SUL METEO 25 Risultati soddisfacenti nelle aree costiere, pianeggianti e collinari. Errori crescenti al crescere della complessità orografica (confronto con le stazioni localizzate nelle valli ed a quote elevate). Qualità dei risultati condizionata dalla densità e dalla rappresentatività delle stazioni SYNOP/METAR (risultati migliori in Friuli che in Piemonte). Generale miglioramento dei campi meteorologici analizzati da LAPS rispetto ai campi di background generati da RAMS. Incompatibilità di alcune postazioni di misura delle reti regionali con stazioni della rete SMAM che possono rendere problematici i confronti.

24 Validazione dei campi Meteorologici nell ambito del Progetto MINNI PRODUZIONE E VALIDAZIONE DEI CAMPI METEOROLOGICI RELATIVI AI DUE MESI DELLA CAMPAGNA SPERIMENTALE CONDOTTA DA ENEA A TRISAIA (MAGGIO-GIUGNO 21)

25 Validazione dei campi Meteorologici nell ambito del Progetto MINNI PRODUZIONE E VALIDAZIONE DEI CAMPI METEOROLOGICI RELATIVI AI DUE MESI DELLA CAMPAGNA SPERIMENTALE CONDOTTA DA ENEA A TRISAIA (MAGGIO-GIUGNO 21) Osservazioni indipendenti a disposizione statistiche meteorologiche ISPRA- SCIA dati meteorologici forniti dalla Regione Basilicata (dati orari per i due mesi della campagna sperimentale e per diverse postazioni) Dati meteorologici raccolti durante la campagna sperimentale ENEA a Trisaia dati meteorologici orari al suolo (misurati nel sito di Trisaia dalla stazione meteorologica automatica VAISALA MAWS1) profili di Temperatura e Umidità misurati dal radiometro operante nelle microonde HATPRO (dati raccolti, con risoluzione temporale inferiore all ora, nel sito di Trisaia fino a quote rispettivamente di 2km e di 1 Km) profili di Vento misurati da un SODAR Doppler triassiale (dati raccolti, con risoluzione temporale inferiore all ora, nel sito di Trisaia con un range di osservazione che si estende da circa 4 m fino a circa 8 m di quota, con risoluzione verticale massima di 7.5 m) dati meteorologici raccolti a bordo dell ultraleggero ENDURO_KIT (12 voli effettuati durante la campagna sperimentale ENEA, nell ambito del progetto EUFAR,

26 Validazione dei campi Meteorologici nell ambito del Progetto MINNI ATTIVITÀ DI VALIDAZIONE IN CORSO E PREVISTE NEL PROSSIMO FUTURO Paper sulla Validazione dei campi meteorologici MINNI 25 Validazione sui dati delle Regioni del Nord Italia dei campi meteorologici MINNI 23 e 27 Paper(s) sulla Validazione dei campi meteorologici MINNI a Trisaia (maggio-giugno 21)

27 Campi Meteorologici nell ambito del Progetto MINNI CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE Risultati Costruzione di una base dati meteorologica per il supporto delle analisi di qualità dell aria a livello nazionale e macroregionale comprensiva di 4 anni di dati a risoluzione 2x2 e 4x4 km (utilizzato con risultati positivi all interno del progetto MINNI e da altri soggetti sia istituzionali che privati) Soggetti che hanno utilizzato la base dati meteorologica MINNI Regione Piemonte, Provincia Torino, Regione Veneto-ARPAV, ARPA Valle d Aosta, ARPA Friuli Venezia Giulia, ARPA Lazio, ARPA Puglia, APPA Bolzano, Magistrato alle Acque di Venezia, NOMISMA, CIPA (SR), SPEA-autostrade, AIB e società di consulenza per studi di impatto ambientale (URS, Dappolonia, PROTECO, TECNIC)