19 Maggio 2016 Stima dei livelli urbani di NOx e PM 10 con un sistema modellistico ibrido

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Floriana Savino
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1 19 Maggio 2016 Stima dei livelli urbani di NOx e PM 10 con un sistema modellistico ibrido Guido Pirovano, Nicola Pepe, Alessandra Balzarini, Anna Toppetti, Maurizio Riva, Giovanni Lonati, Marco Bedogni 1

2 Premessa 1. Il particolato atmosferico, così come altri importanti inquinanti reattivi, si manifesta su scale spaziali che variano da decine a centinaia di km 2. Le concentrazioni di particolato atmosferico sono quindi determinate dall interazione di sorgenti collocate in diversi contesti territoriali (locale, urbano, background, ) 3. I modelli di chimica e trasporto (CTMs) rappresentano generalmente lo strumento più indicato per riprodurre l evoluzione in atmosfera di tali composti 4. Alcuni inquinanti, tra cui il PM stesso ed alcuni precursori, presentano una variabialità spaziale, in particolare all interno delle aree urbane, che non può essere completamente riprodotta da un CTM Come affrontare questi problemi? 2

3 Obiettivi e contenuti Migliorare la ricostruzione della concentrazione di inquinanti atmosferici nell area urbana grazie all applicazione di un sistema modellistico ibrido 1. Descrizione del sistema modellistico ibrido (HMS) 2. Caso studio e HMS setup 3. Applicazione e validazione di HMS 4. Source Apportionment 5. Conclusioni e prospettive 3

4 CAMx/AUSTAL- Hybrid Modelling System PECULIARITA Utilizzo dello stesso input meteorologico Utilizzo dello stesso input emissivo 4

CAMx/AUSTAL- Hybrid modelling system CAMx Background AUSTAL local CAMx contribution Local

in: - CAMxbackground (dovuto alle emissioni di tutte le celle escluse quelle del dominio

garantisce FINALE la NEL chiusura DOMINIO di massa e traccia inquinanti LOCALEreattivi =

5 CAMx/AUSTAL- Hybrid modelling system CAMx Background AUSTAL local CAMx contribution Local Calcolo della concentrazione finale PSAT permette di suddividirela concentrazione in CAMx in: - CAMxbackground (dovuto alle emissioni di tutte le celle escluse quelle del dominio locale) - CAMxlocal(dovuto alle sole emissioni locali) PSAT CONCENTRAZIONE è efficiente, garantisce FINALE la NEL chiusura DOMINIO di massa e traccia inquinanti LOCALEreattivi = CAMX BACKGROUND + AUSTAL LOCAL CONTRIBUTION No doppio conteggio delle emissioni locali 5

CAMx setup Campi meteorologici WRF v.3.4.

6 CAMx setup Campi meteorologici WRF v domini Europe (45 km) + Italy (15 km) Po Valley (POV) (5 km) + Milan urban area (MIL) (1.7 km) ECMWF Campi di analisi Emissioni Inventari INEMAR per Lombardia, Piemonte, Veneto and Emilia Romagna ISPRA and EMEP 2010 per il resto del dominio Periodo: anno

(diagnostic wind model) Emissioni Riscaldamento domestico (sorgenti puntuali) and traffico veicolare (sorgente lineare) Edifici

7 AUSTAL2000 setup Dominio (1,6 x 1,6) km 2 risoluzione 20 m (80 x 80 celle) corrispondente a 1 cella CAMx Input Meteorologico - Lunghezza Monin-Obukhov, velocità e direzione del vento (flusso non disturbato) forniti da WRF - post-processing attraverso TALdia (diagnostic wind model) Emissioni Riscaldamento domestico (sorgenti puntuali) and traffico veicolare (sorgente lineare) Edifici 2604 celle su 6400 sono costituite da edifici. Land use database = ATLAS EUROPE Strade 545 archi stradali, ciascuno con la sua emissione 7

8 CAMx (backgr+local) dominio MIL Zoom su MIL da POV Media annua 2010 MIL Modesta variabilità spaziale su Milano anche a risoluzione 1.7 km 8

9 CAMx (backgr+local) dominio MIL NO X Media giornaliera PM 2.5 Media giornaliera Confronto con le misure PM 10 Media giornaliera OBS CAMx MIL CAMx POV 9

10 AUSTAL2000 dominio «Local» Parco Urbano Media annua Strada principale Duomo 10

11 CAMx Local vs AUSTAL2000 NO X Concentrazione oraria 11

12 HMS confronto con le misure NO X Media giornaliera Senato (canyon) Verziere 12

13 HMS confronto con le misure PM 10 Media giornaliera 13

14 Area ZTL 14

15 Source apportionment PM 2.5 Contributo Area ZTL 15

16 Source apportionment EC Contributo Area ZTL 16

17 Conclusioni Hybrid Modelling System Open source e state of art (e.g. CAMx and AUSTAL2000) Consistenza fisico/chimica No doppio conteggio delle emissioni Da scala nazionale/continentale ad intra-urbana HMS area di bacino (CAMx) Ricostruisce la variabilità spazio temporale delle concentrazioni fornendo quindi delle adeguate concentrazioni di background Buon accordo per NOx, parziale sottostima del PM 2.5 e PM 10 (processi ed emissioni) HMS Area urbana (CAMx + AUSTAL) Ricostruzione dettagliata della concentrazione dentro l area urbana Buon accordo tra il contributo locale di CAMx e AUSTAL (approccio modellistico consistente). Maggiore sensitività alle condizioni di stabilità atmosferica Ruolo rilevante del contributo di background (esterno dominio locale) Permette di evidenziare differenze significative tra tipologie di recettori e tra CAMx e hot spot CAMX tot e HMS mostrano performance simili -> l incremento di risoluzione non è sufficiente Ruolo delle sorgenti Diverso ruolo delle emissioni ZTL su NO X, PM 2.5 e EC HMS permette di quantificare meglio il contributo locale, ma conferma le valutazioni CAMx 17

18 Prospettive Ampliamento del dominio Local Introduzione del contributo di emissione da risospensione in HMS (es. EPA AP-42 approach) Introduzione di un approccio misto top-down/bottom-up per la stima delle emissioni Urbane Estensione dell analisi del ruolo delle sorgenti per identificare il contributo complessivo urbano e di background, suddiviso per categorie (traffico, riscaldamento, ) Definizione e valutazione (assessment) di politiche di riduzione delle emissioni di carattere locale, urbano e regionale 18

19 Il contributo di RSEè stato finanziato dal Fondo di Ricerca per il Sistema Elettrico nell ambito dell Accordo di Programma tra RSE S.p.A. ed il Ministero dello Sviluppo Economico -D.G. Nucleare, Energie rinnovabili ed efficienza energetica - in ottemperanza del DM, 8 marzo

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