Le attività di Monitoraggio e Predizione dell Inquinamento Atmosferico di Arpa Lazio

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1 Le attività di Monitoraggio e Predizione dell Inquinamento Atmosferico di Arpa Lazio Francesco Troiano (Sezione Provinciale di Roma) Roberto Sozzi (Direzione Tecnica)

2 SISTEMA NORMATIVO SISTEMA NORMATIVO Il Sistema normativo di riferimento è dato dal D.Lgs. 155/ Agosto 2010 che recepisce la Direttiva Europea 2008/50/CE va a regolare ed aggiornare: Lo stato della qualità dell aria e il suo controllo I limiti concentrazione inquinanti Elenco degli inquinanti

3 prescrive: LA NORMATIVA LA NORMATIVA LA LA CONOSCENZA DELLA DELLA DISTRIBUZIONE NELLO NELLO SPAZIO E NEL NEL TEMPO DEGLI DEGLI INQUINANTI METODOLOGIE DI DI VALUTAZIONE DEI DEI DATI DATI ATTE ATTE A DARE DARE UNA UNA STIMA STIMA IL IL PIU PIU REALISTICA POSSIBILE DELLO DELLO STATO DELL ARIA OBBLIGO DI DI INFORMAZIONE AL AL PUBBLICO L informativa deve deve :: Essere Essere erogata erogata in in modo modo regolare regolare e costante costante Risultare Risultare comprensibile comprensibile Essere Essere di di facile facile accesso accesso Essere Essere relativa relativa ai ai vari vari inquinanti inquinanti

4 Monitoraggio Quantificazione della Qualità dell Aria (cioè della distribuzione spaziale e temporale della concentrazione dei vari inquinanti) in tutto il territorio (ad eccezione dei luoghi di lavoro) e confronto con i limiti di legge. Valutazione della qualità dell aria Valutazione = impiego di metodologie per misurare, calcolare, prevedere o stimare il livello di inquinamento nell aria ambiente Metodologie di valutazione: Misura in siti fissi Misurazioni indicative Tecniche di stima obiettiva Modelli

5 Definizione Inquinamento Atmosferico Concetto di Stato della Qualità dell Aria Insieme di tutti gli Elementi Informativi che consentono di formulare un giudizio qualitativo e quantitativo dell aria ed in particolare della porzione di atmosfera in prossimità del suolo. Visione Europea dello Stato di Qualità dell Aria

6 Di fatto si definisce un sistema di monitoraggio in cui convivono: - una dimensione spaziale = tutto il territorio regionale (ad esclusione dei luoghi di lavoro) - una dimensione temporale = deve far fronte a tutti i periodi di mediazione previsti nei limiti (ora, giorno, anno) Una dimensione importante è quella dettata dalle soglie di allarme che richiedono la quasi immediatezza della disponibilità del limite. La Norma richiede per SO 2,l NO 2 e per O 3 che, tra le informazioni da dare al pubblico in caso di superamento della soglia di allarme, siano presenti previsioni: sulla variazione dei livelli (miglioramento, stabilizzazione o peggioramento), nonché i motivi delle variazioni stesse; sulla zona geografica interessata; sulla durata del fenomeno.

7 Architettura del Centro Regionale INVENTARIO DELLE EMISSIONI ANALISI E PREVISIONI Reti sinottiche Simulazioni Regionali CARTOGRAFIA REGIONALE CENTRO REGIONALE RETE DI MONITORAGGIO RETE METEO FISSA MOBILE ARPALAZIO FONTI ESTERNE

8 Rete di Monitoraggio Regionale della Qualità dell Aria Insieme di stazioni di misura fisse dotate di analizzatori automatici, funzionanti in continuo, dedicati alla misura della concentrazione degli inquinanti previsti dalla Norma. Inquinanti misurati con analizzatori automatici: SO 2, NO/NO 2 /NO x, CO, O 3, BTX, PM 10, PM 2.5 Inquinanti la cui concentrazione è ottenuta dopo analisi chimica di laboratorio sui filtri del particolato: Pb, As, Cd, Ni IPA

9 Le stazioni di misura sono costituite da strutture in vetroresina, ospitanti al loro interno gli analizzatori e gli apparati informatici che consentono l elaborazione e la trasmissione dei dati rilevati al server centrale. Esempio di stazione di misura e di un suo interno Magna Grecia - Centralina storica da traffico veicolare Interno centralina

10 Tipologia dei punti fissi di misura Stazione da traffico: stazione ubicata in un sito in cui il livello di inquinamento è influenzato prevalentemente da emissioni prodotte da strade limitrofe con intensità di traffico medio-alta. Stazioni di fondo: stazioni ubicate in un sito tale che il livello di inquinamento non è influenzato prevalentemente da emissioni da specifiche fonti (industrie, traffico, riscaldamento, ecc.) ma dal contributo integrato di tutte le fonti sopravvento alla stazione. Stazioni industriali: stazioni ubicate in posizione tale che il livello di inquinamento è influenzato prevalentemente da singole fonti industriali o da zone industriali limitrofe Stazioni urbane: stazione poste in aree edificate in continuo o almeno in modo predominante Stazioni suburbane: stazioni in siti posti in aree largamente edificate dove sono presenti zone edificate e zone non urbanizzate Stazioni rurali: stazioni in siti in cui predominano le aree non urbanizzate.

11 trasmissione dati centraline sedi provinciali validazione Roma centro regionale Rieti Latina centro regionale Frosinone Viterbo

12 RM Ciampino RM Guidonia RM Colleferro Europa RM Colleferro Oberdan RM Civitavecchia RM Allumiere RM Malagrotta RM Cavaliere RM Guido RM Ada RM Tiburtina RM Cinecittà RM Cipro RM Bufalotta RM Magna Grecia RM Fermi RM Francia RM Preneste RM Arenula C6H6 PM2,5 PM10 NO2 NO NOx O3 SO2 CO Prov. Stazioni

13 Stazioni Prov. CO SO 2 O 3 NOx NO NO 2 PM 10 PM 2,5 C 6 H 6 Frosinone Mazzini FR Alatri FR Anagni FR Cassino FR Ceccano FR Ferentino FR Fontechiari FR Frosinone scalo FR Frosinone v. Mazzini FR Aprilia LT Latina Romagnoli LT Latina Tasso LT Latina scalo LT Leonessa RI Rieti RI Acquapendente VT Civita Castellana VT Viterbo VT

14 Altre postazioni fisse previste: Civitavecchia (3 stazioni) provenienti dalla ex-rete ENEL Gaeta Reti private candidate ad entrare nel sistema di monitoraggio regionale: Rete ex-enel Civitavecchia Rete ex-enel Montalto di Castro Centraline ACEA (Roma) Eventuali altre postazioni previste da vecchi procedimenti autorizzativi. (Richiesta decisione regionale)

15 Rete di monitoraggio fissa (sostanze chimiche) 37 postazioni di monitoraggio 19 Prov Roma 9 Prov Frosinone 4 Prov Latina 3 Prov Viterbo 2 Prov Rieti

16 D. L. n.155 / Valutazione della qualità dell'aria ambiente Zona di conformità Valore limite (VL) Zona di non conformità Soglia di valutazione superiore (SVS) Soglia di valutazione inferiore (SVI) la qualità dell aria ambiente è valutata tramite misurazioni in siti fissi. Tali misurazioni possono essere integrate da tecniche di modellizzazione e/o da misurazioni indicative (la modellazione è secondaria rispetto alle misurazioni) è possibile combinare le misurazioni in siti fissi con le tecniche di modellizzazione e/o le misurazioni indicative al fine di valutare la qualità dell aria ambiente (la modellazione ha lo stesso valore delle misurazioni) è possibile utilizzare solo tecniche di modellizzazione o di stima obiettiva al fine di valutare la qualità dell aria ambiente (la modellazione è alternativa alle misurazioni)

17 Il DL 155 indica il ricorso a tecniche modellistiche ai fini della valutazione della qualità dell aria in supporto alle reti di monitoraggio copertura spaziale del territorio scelta dell ubicazione delle postazioni di misura determinazione del source apportionment - valutazione dei contributi dei diversi comparti emissivi e da fonti naturali determinazione dell inquinamento transfrontaliero valutazione di piani e programmi per l abbattere l inquinamento e conseguire i valori limiti o valori obiettivo previsti informazione al pubblico sistemi di previsione in tempo reale Nel DL 155 vengono riconosciute le potenzialità dei modelli numerici e un approccio di tipo integrato alla valutazione della qualità dell aria.

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19 Appendice III Criteri per l utilizzo dei metodi di valutazione diversi dalle misurazioni in siti fissi Vantaggi nell uso dei modelli comprensione causa/effetto separazione dei contributi tra differenti sorgenti mappe di concentrazione al suolo valutazione dell impatto di inquinanti non monitorati previsioni di eventi critici confronto di scenari

20 Rete di monitoraggio Valutazione integrata d impatto Modellistica Inventario emissioni

21 La modellistica consente di dare un interpretazione dei dati puntuali acquisiti dalle reti di monitoraggio in termini di distribuzione GEOGRAFICA della concentrazione. Completamento Integrazione dell informazione

22 Problematiche aperte I modelli richiedono in ingresso una notevole mole di dati: campi tridimensionali delle variabili meteorologiche, inventari delle emissioni e condizioni al contorno Validazione dei risultati (confronti tra valori di concentrazione calcolati e misurati) e definizione dell incertezza Risoluzione spaziale adeguata per rappresentare la realtà Utenti esperti e risorse di calcolo sufficienti

23 SISTEMA MODELLISTICO Modello Meteorologico Prognostico e processori accessori Gestore delle emissioni Modello di dispersione degli inquinanti in aria UTILIZZI Previsionale (funzionamento continuo) Simulativo (secondo necessità) Ricostruttivo (near real - time)

24 misure sperimentali misure e modelli sistemi previsionali sistemi Near Real-Time (NRT) ricostruzione del futuro ricostruzione del passato presente Valutazione della qualità dell aria

25 ARCHITETTURA DI SISTEMA ARCHITETTURA DI SISTEMA IL PUNTO DI INCONTRO E GESTIONE E Il CENTRO REGIONALE DELLA QUALITA DELL ARIA che necessariamente deve essere dotato di: Reti di monitoraggio strumentale Catene di calcolo modellistico Front-end di rapido e semplice accesso

26 IL CENTRO REGIONALE PER LA QUALITA DELL ARIA IL CENTRO REGIONALE PER LA QUALITA DELL ARIA E E UNA STRUTTURA FORMATA DA Personale specializzato Strumenti informatici In In grado di di assicurare: Una Una informazione costante sullo sullo stato stato degli degli inquinanti sull intero territorio Supporto tecnico/scientifico alle alle amministrazioni regionali e locali locali per per l applicazione di di adeguate misure misure preventive di di controllo dell inquinamento In In grado di di contribuire ad ad una migliore Comprensione dei fenomeni

27 OBIETTIVI CENTRO REGIONALE DELLA QUALITÀ DELL ARIA Finalità Conoscenza Stato della Q.A. e delle cause che lo determinano (Direttiva 2008/50/CE) Controllo in tempo reale della situazione della QA nella regione Lazio nello spirito e nella lettera della normativa vigente Previsione dell evoluzione a breve/medio termine della Q.A. sul territorio regionale Individuazione e previsione delle cause da cui deriva lo stato della Q.A. Supporto alle azioni dei Decisori Pubblici (Regione, Province e Comuni) nel risanamento e nel contenimento delle situazioni critiche Archivio e disponibilità verso l esterno dei dati storici

28 CONTENUTI DEL SISTEMA REGIONALE ARCHIVIAZIONE DATI STORICI DOWNLOAD STATO DI FATTO ED ANALISI PREVISIONI Caratteristiche del territorio e struttura della rete di misura SITUAZIONE RECENTE SITUAZIONE STORICA presente passato prossimo futuro passato remoto

29 Panoramica dell Architettura del Centro Regionale della Qualità dell Aria Panoramica dell Architettura del Centro Regionale della Qualità dell Aria Rete Regionale di Qualità dell Aria di ARPALazio Rete Meteorologica di ARPALazio Rete MicroMeteorologica di ARPALazio Fonti Esterne -US NOAA -Prev Air Server EcoManager Server MicroMeteorologico Server Previsionale Fonti Esterne -US NOAA -Un. of Wyoming -Servizio Meteorologico dell Aeronautica Militare -MetOffice -Dream Server AreaTecnica Centro Regionale Front-end

30 INFORMAZIONI PRODOTTE INFORMAZIONI PRODOTTE -48H Dati di concentrazione rete regionale Elaborazioni statistiche preannuali -24H Rappresentazione Numerica ed elaborazioni grafiche relative agli inquinanti Elaborazioni grafiche situazione meteorologica Rappresentazione numerica situazione micrometeorologica Giorno 0 24H 48H Previsioni meteorologiche Previsioni della distribuzione dei principali inquinanti Dominio regionale - LAZIO (4 x 4) km 2 Roma (1 x 1) km 2

31 COMPONENTI PRINCIPALI COMPONENTI PRINCIPALI Rete Regionale di Qualità dell Aria di ARPALazio Rete Meteorologica di ARPALazio Rete MicroMeteorologica di ARPALazio Fonti Esterne -US NOAA -Prev Air Server EcoManager Server MicroMeteorologico Server Server Previsionale Previsionale Fonti Esterne -US NOAA -Un. of Wyoming -Servizio Meteorologico dell Aeronautica Militare -MetOffice -Dream Server Server AreaTecnica AreaTecnica Centro Regionale Front-end

32 COMPONENTI PRINCIPALI COMPONENTI PRINCIPALI Server AreaTecnica Gestore Dati Meteo Arch_Wyo.exe Post-Processore Centro_Meteo.exe Gestore di Processi yeardatap.sh Gestore Dati Chimici DataOrganizer.exe Reportistica periodica Bollettino.sh Reportistica GraficiSito.exe Post-processore Dati Chimici MainElab.exe Post-processore Statistico medieggsito.exe Output Front-end

33 COMPONENTI PRINCIPALI PRINCIPALI COMPONENTI Server Previsionale Previsioni Meteorologiche Sinottiche (NCEP) Input Meteorologico RAMS Gap SurfPRO Dati Geografici Input Emissivo EMMA DATI EMISSIVI FARM Campi di concentrazione Previsioni Inquinamento a scala nazionale (QualeAria)

34 COME FUNZIONA? ACQUISIZIONE DATI DALLE RETI DI DI MONITORAGGIO Rete Rete Regionale Regionale di di Qualità Qualitàdell Aria di di ARPALazio ARPALazio Rete Rete Meteorologica Meteorologica di di ARPALazio ARPALazio Rete Rete MicroMeteorologica MicroMeteorologica di di ARPALazio ARPALazio Fonti Esterne -US NOAA -Prev Air Server Server EcoManager EcoManager Server Server MicroMeteorologico MicroMeteorologico Server Previsionale Fonti Esterne -US NOAA -Un. of Wyoming -Servizio Meteorologico dell Aeronautica Militare -MetOffice -Dream Server AreaTecnica Centro Regionale Front-end

35 COME FUNZIONA? ACQUISIZIONE DATI FONTI ESTERNE Rete Rete Regionale Regionale Rete Rete Meteorologica Meteorologica Rete Rete di di Qualità Qualitàdell Aria di di ARPALazio ARPALazio MicroMeteorologica MicroMeteorologica di di ARPALazio ARPALazio di di ARPALazio ARPALazio Fonti Esterne Fonti Esterne -US NOAA -US NOAA -Prev Air -Prev Air Server Server EcoManager EcoManager Server Server MicroMeteorologico MicroMeteorologico Server Server Previsionale Previsionale Fonti Esterne Fonti Esterne -US NOAA -US NOAA -Un. of Wyoming -Un. of Wyoming -Servizio Meteorologico -Servizio Meteorologico dell Aeronautica Militare dell Aeronautica Militare -MetOffice -MetOffice -Dream -Dream Server Server AreaTecnica AreaTecnica Centro Regionale Front-end

36 COME COME FUNZIONA? SEQUENZA SEQUENZA TEMPORALE TEMPORALE DELLA DELLA CATENA CATENA DI DI ELABORAZIONE ELABORAZIONE SVILUPPATA SVILUPPATA DAL DAL CENTRO CENTRO REGIONALE REGIONALE FONTI ESTERNE Input meteo scala Europea, nazionale, regionale. 07:00 Elaborazioni Meteo Mappe Grafici Dati tabellari Input database chimico e micrometeorologico 10:30 Analisi Elaborazioni Chimiche e MicroMeteo 11:15 Pubblicazione su Front-end Grafici Dati tabellari Elaborazioni numeriche Il risultato è una fotografia dettagliata relativa alla situazione meteorologica ed allo stato delle sostanze inquinanti nella regione lazio sino giorno precedente a quello attuale.

37 COME COME FUNZIONA? (-48h (-48h-24h) -24h) OUTPUT OUTPUT TOOL TOOL DI DI ELABORAZIONE ELABORAZIONE DEL DEL CENTRO CENTRO REGIONALE REGIONALE -48H Dati di concentrazione rete regionale Elaborazioni statistiche pre-annuali -24H Rappresentazione Numerica ed elaborazioni grafiche relative agli inquinanti Elaborazioni grafiche situazione meteorologica Rappresentazione numerica situazione micrometeorologica

38 COME COME FUNZIONA? SEQUENZA SEQUENZA TEMPORALE TEMPORALE DELLA DELLA CATENA CATENA MODELLISTICA MODELLISTICA PREVISIONALE PREVISIONALE FONTI ESTERNE US NOAA NCEP Scala Europea 06:00 FARM Scala Nazionale 07:00 Previsioni Meteo 72h RAMS 10:00 Previsioni Qualità dell aria 72h FARM Mappe Elaborazioni numeriche 11:15 Pubblicazione su Front-end Sono quindi resi disponibili le previsioni dei valori di concentrazion di ozono, particolato ed ossidi di azoto a partire dal giorno attuale alle 72h successive

39 COME COME FUNZIONA? (24h (24h 48h) 48h) OUTPUT OUTPUT CATENA CATENA MODELLISTICA MODELLISTICA PREVISIONALE PREVISIONALE 24H 48H Previsioni meteorologiche Previsioni della distribuzione dei principali inquinanti Roma (1 x 1) km 2 Dominio regionale - LAZIO (4 x 4) km 2

40 SVILUPPI FUTURI SVILUPPI FUTURI Rete Regionale di Qualità dell Aria di ARPALazio Rete Meteorologica di ARPALazio Rete MicroMeteorologica di ARPALazio Fonti Esterne -US NOAA -Prev Air Server EcoManager Server MicroMeteorologico Server Previsionale HPC Cluster Fonti Esterne -US NOAA -Un. of Wyoming -Servizio Meteorologico dell Aeronautica Militare -MetOffice -Dream Server AreaTecnica Centro Regionale Front-end

41 -48H Dati di concentrazione rete regionale Elaborazioni statistiche preannuali -24H Rappresentazione Numerica ed elaborazioni grafiche relative agli inquinanti Elaborazioni grafiche situazione meteorologica Rappresentazione numerica situazione micrometeorologica 24H 48H Giorno 0 Previsioni meteorologiche Previsioni della distribuzione dei principali inquinanti SVILUPPI FUTURI SVILUPPI FUTURI HPC Cluster Riduzione dei tempi di calcolo Aumento del numero di elaborazioni Catena Modellistica Near-RealTime -48H Dati di concentrazione rete regionale Elaborazioni statistiche preannuali -24H 0H Giorno 0 24H 24H 48H Rappresentazione Numerica ed elaborazioni grafiche relative agli inquinanti Elaborazioni grafiche situazione meteorologica Rappresentazione numerica situazione micrometeorologica Elaborazioni grafiche della distribuzione degli inquinanti prossime al tempo reale Indici della Qualità dell Aria Previsioni meteorologiche Previsioni della distribuzione dei principali inquinanti

42 Grazie per l attenzione