Il modello DIMULA, sviluppato dall'enea (Ente per le Nuove tecnologie, l Energia e l Ambiente), è inserito nei rapporti ISTISAN 90/32 ("Modelli per

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1 IL MODELLO DIMULA

2 Il modello DIMULA, sviluppato dall'enea (Ente per le Nuove tecnologie, l Energia e l Ambiente), è inserito nei rapporti ISTISAN 90/32 ("Modelli per la progettazione e valutazione di una rete di rilevamento per il controllo della qualità dell'aria") e ISTISAN 93/36 ("Modelli ad integrazione delle reti per la gestione della qualità dell'aria"), in quanto corrispondente ai requisiti qualitativi per la valutazione delle dispersioni di inquinanti in atmosfera in regioni limitate (caratterizzate da scale spaziali dell'ordine di alcune decine di km) ed in condizioni atmosferiche sufficientemente omogenee e stazionarie.

3 DIMULA è un modello gaussiano multisorgente che consente di effettuare simulazioni in versione short term ed in versione long term considerando anche situazioni meteorologiche di calma di vento e di inversione in quota. I modelli gaussiani per la loro semplicità vengono spesso utilizzati nelle valutazioni di impatto ambientale sia perché numerose verifiche sperimentali presenti in letteratura ne hanno dimostrato l'affidabilità, sia perché richiedono un set di dati minimo per poter funzionare: modelli più complessi sono spesso inutilizzabili proprio per la carenza dei dati richiesti.

4 Il programma implementa l'uso di 3 moduli di calcolo, accessibili tramite il menu <Modelli>: Il modulo per calcoli di tipo short term Il modulo per calcoli di tipo climatologico Il modulo per calcolare le altezze efficaci delle sorgenti puntiformi In particolare il programma consente di: gestire la preparazione dei file di input contenenti i dati delle sorgenti gestire la preparazione dei file di input contenenti i dati dei recettori discreti gestire la preparazione dei file di input contenenti i dati meteorologici gestire la preparazione del run dei moduli di calcolo gestire la visualizzazione dei valori calcolati gestire la preparazione dei file ausiliari di orografia e rugosità superficiale

5 STRUTTURA DEI MENU E DELLA BARRA PULSANTI Le voci principali del menu sono : File Modelli Visualizza Strumenti Importa Programmi Finestre Help

6 File Il menu File serve per compiere operazioni generali sui file. <Nuovo>: apre un nuovo file <Apri>: apre un file esistente <Salva> <Salva con Nome> <Run>: lancia il run del modulo di calcolo principale <Registrazione>: lancia il modulo per la registrazione del programma <Esci> Modelli Il menu Modelli serve per accedere ai vari moduli di calcolo. <Modello Short Term> <Modello Climatologico> <Calcolo Altezze Efficaci> <Parametri Generali>: attiva la finestra di gestione dei parametri generali del calcolo

7 Visualizza Il menu serve per modificare alcuni aspetti della schermata principale. <Toolbar>: visualizza/nasconde la barra degli strumenti <Barra di stato>: visualizza/nasconde la barra di stato Strumenti Il menu attiva i tool per la gestione delle operazioni di input e output. <Sorgenti>: attiva la finestra per la gestione dei dati di input relativi alle sorgenti <Recettori>: attiva la finestra per la gestione dei recettori discreti <Dati meteo Short Term>: attiva la finestra per la gestione dei dati meteo Short Term <Dati meteo Climatologici>: attiva la finestra per la gestione dei dati meteo Climatologici <File Ausiliari>: attiva la finestra per la gestione dei file di input ausiliari (orografia, rugosità superficiale) <Dati meteo per ricerca massimo> : attiva una procedura guidata per la creazione di un file meteo short term per la ricerca dei massimi di ricaduta

8 Importa Il menu attiva i programmi disponibili per l importazione guidata dei dati. <Importazione dati climatologici ENEL A.M.> : attiva una procedura guidata per la creazione dei file delle Joint Frequency Functions (JFF) a partire dai dati meteorologici forniti dall Aeronautica Militare. <Aggiorna>: aggiorna l elenco dei programmi di importazione disponibili Programmi Il menu contiene il riferimento ai programmi collegati a WinDimula; in particolare contiene il riferimento al programma Analisi Grafica, utilizzato per esaminare i risultati del calcolo.

9 Finestre Il menu Finestre è il tipico menu di Windows che contiene il nome di tutte le finestre aperte e permette di renderle attive a seconda della selezione effettuata. Help Il menu Help attiva l'help del programma. <Sommario>: visualizza il sommario dell help in linea <Visualizza suggerimenti>: visualizza la finestra dei suggerimenti <Infomazioni su>: visualizza le informazioni sulla versione del programma <Risorse internet>: visualizza gli indirizzi internet delle risorse disponibili sul programma

10 Per cominciare una simulazione Aprire un file di configurazione per il modello Short Term contenuto nella cartella Esempi tramite il menu <File> <Apri> <Calcolo Short Term> Spostarsi nella scheda Sorgenti e inserire il file delle sorgenti contenuto nella cartella Esempi Selezionare il pulsante per visualizzare il file con i dati delle Sorgenti Selezionare un record del file e premere <Modifica> per esaminare i dati della singola sorgente Tornare nella finestra di run del modello, selezionare la scheda Dati Meteo per esaminare e/o modificare i dati meteo della simulazione Selezionare la scheda Parametri di controllo, Impostazioni avanzate e clickare sul pulsante <Avanzate> per esaminare i parametri di controllo del calcolo Selezionare la scheda Output e selezionare le opzioni di rappresentazione dell output Selezionare il menu <File> <Run> per eseguire il calcolo o cliccare con il tasto destro del mouse sulla finestra e selezionare <Run> dal menu Al termine del calcolo selezionare il pulsante <Visualizza dati> per esaminare i dati calcolati Selezionare il pulsante <Salva> per salvare su file i dati calcolati Dal menu Programmi selezionare il programma Analisi Grafica Dal menu <File > del programma Analisi Grafica aprire il file appena salvato per esaminare i risultati graficamente

11 Il programma di Analisi Grafica E un programma progettato per consentire l analisi e la visualizzazione grafica dei file prodotti dai modelli. Le opzioni a disposizione per l analisi e la visualizzazione sono: visualizzazione di campi di tipo (x, y, valore) sotto forma di isolinee visualizzazione di campi di tipo (x, y, valore) sotto forma di superfici visualizzazione dei dati in tabelle di tipo x, y estrazione di profili di tipo (x, valore) con visualizzazione grafica calcolo di valori medi e massimi su aree definite dall'utente all interno del reticolo di calcolo esportazione di dati su file di testo

12 Per ogni tipo di visualizzazione esistono numerose opzioni di configurazione. Il programma fornisce un resoconto delle opzioni utilizzate per preparare il file di output e consente l esame dei dati accessori utilizzati durante il run dei modelli. E disponibile inoltre una funzione per la creazione di un report sotto forma di file rtf (Richt Text Format) al quale è possibile aggiungere dati e immagini esaminati dal programma. Il programma Analisi Grafica viene installato insieme a WinDimula ed è richiamabile dal menu <Programmi>. N.B. Quando si attiva il programma di Analisi Grafica è necessario ogni volta aprire il file che si desidera analizzare utilizzando il menu di Analisi Grafica <File> <Apri>

13 I MODELLI DI CALCOLO PRESENTI NEL PROGRAMMA I modelli gaussiani si basano su una soluzione analitica esatta dell'equazione di trasporto e diffusione in atmosfera ricavata sotto particolari ipotesi semplificative. La forma della soluzione e' di tipo gaussiano, ed è controllata da una serie di parametri che riguardano sia l'altezza effettiva del rilascio per sorgenti calde, calcolata come somma dell'altezza del camino più il sovralzo termico dei fumi, che la dispersione laterale e verticale del pennacchio calcolata utilizzando formulazioni che variano al variare della stabilità atmosferica, descritta utilizzando le 6 classi di stabilità introdotte da Pasquill-Turner.

14 Sovrainnalzamento del pennacchio

15 Classi di stabilità di Pasquill.

16 Tipologie di sorgenti emissive: sorgenti puntiformi sorgenti areali Meteorologia supporto di condizioni di vento con e senza inversione in quota supporto di condizioni di calma con e senza senza inversione utilizzo di Joint Frequency Function per gestire i calcoli climatologici calcolo della velocita' del vento in quota mediante legge esponenziale Coefficienti di dispersione laterale e verticale formule di Briggs urbane formule di Briggs rurali formule basate sulla rugosita' superficiale formule di Cirillo Poli basate sulla deviazione standard del vento per le condizione di calma di vento formula di Cirillo e Cagnetti per il calcolo della Sigma laterale per sorgenti areali

17 BRIGGS OPEN COUNTRY Categorie di stabilità σ y σ z A B C D E F 0.22x ( x) -1/2 0.16x ( x) -1/2 0.11x ( x) -1/2 0.08x ( x) -1/2 0.06x ( x) -1/2 0.04x ( x) -1/2 0.20x 0.12x 0.08x ( x) -1/2 0.06x ( x) -1/2 0.03x ( x) x ( x) 1 BRIGGS URBAN Categorie di stabilità σ y σ z A-B C D E-F 0.32x ( x) -1/2 0.22x ( x) -1/2 0.16x ( x) -1/2 0.11x ( x) -1/ x ( x) -1/ x 0.014x ( x) 1/2 0.08x ( x) 1/2

18 Effetti di DownWash di edifici correzione dell altezza efficace modello di Huber Snyder per la variazione delle sigma Calcolo dell'altezza efficace valutazione dell effetto scia del camino formule di Briggs formula per la valutazione della BID (Buoyancy Induced Turbulence) formule di Briggs per il calcolo del Gradual Plume Rise Formulazioni aggiuntive supporto dell orografia calcolo a quote superiori al suolo valutazione effetti di deposizione umida presenza di un termine di decadimento esponenziale valutazione della penetrazione dei fumi in inversioni in quota

19 Il modulo Short Term La versione Short Term permette di calcolare la distribuzione spaziale sul territorio delle concentrazioni al suolo dell'inquinante considerato sul breve periodo. L'input meteorologico è rappresentato in questo caso da un valore istantaneo di direzione e intensità del vento. Le ipotesi alla base di questo modulo sono: - stazionarietà nel tempo delle condizioni meteorologiche - la continuità delle emissioni in esame Il modulo Short Term oltre a calcolare in ogni punto la concentrazione totale media prodotta dalle sorgenti in esame valuta anche la concentrazione totale massima prodotta in ogni punto di calcolo. Il salvataggio delle elaborazioni per ogni situazione meteo consente l utilizzo del modulo di posteleborazione per valutare il rispetto dei limiti di legge espressi in percentili.

20 Il modulo Climatologico La versione climatologica permette di calcolare la distribuzione spaziale sul territorio delle concentrazioni dell'inquinante considerato su lunghi periodi, in modo da poter considerare la variazione temporale delle grandezze meteorologiche. L'input meteorologico è rappresentato in questo caso da funzioni chiamate Joint Frequency Functions, che riportano, tramite frequenze di accadimento, l'aggregazione dei dati di velocità e direzione del vento per ogni classe di stabilità. Il salvataggio delle elaborazioni per ogni situazione meteo consente l utilizzo del modulo di posteleborazione per valutare, anche in questo caso, il rispetto dei limiti di legge espressi in percentili.

21 Il modulo per il calcolo delle altezze efficaci Questo modulo consente di effettuare il calcolo delle altezze efficaci delle sorgenti di tipo puntiforme. E possibile effettuare il calcolo utilizzando come dati meteorologici sia dati di tipo short term (sequenze di dati orarie) che dati di tipo climatologico (file jff); il modulo calcola, per ogni classe di stabilità e per ogni sorgente puntiforme il valore minimo, medio e massimo dell altezza efficace valutato su tutti i dati meteorologici disponibili.

22 UTILIZZO DEL PROGRAMMA

23 1) Definizione del reticolo di calcolo Per effettuare una simulazione è necessario definire un reticolo di calcolo. Le distanze nel reticolo di calcolo sono in metri. Il reticolo viene specificato assegnando nella scheda Generali della finestra che gestisce il run del modello: le coordinate x 0,y 0 dell estremo SUD-OVEST il numero di maglie nx,ny la dimensione della singola maglia dx,dy Le coordinate dei punti di griglia dove viene effettuato il calcolo sono assegnate tramite la seguente relazione (analogamente per y) : x = x 0 + (i-1) dx dove i va da 1 a nx e rappresenta l indice della generica maglia del reticolo. La descrizione del reticolo di calcolo è completata assegnando la quota (rispetto al suolo) alla quale si vuole calcolare la concentrazione (quota sul terreno dei recettori del reticolo).

24 Si tenga presente che: tutte le coordinate sono espresse in metri tutti gli elementi caratterizzanti il run (sorgenti ed eventuali recettori discreti) devono trovarsi all interno del reticolo di calcolo. Il modello consente di effettuare i calcoli: in tutti i punti del reticolo di calcolo in punti discreti selezionati dall utente (recettori discreti) E possibile quindi inserire un elenco di recettori discreti caratterizzati da : sigla = stringa di testo descrittiva del recettore coordinate del recettore x,y,z in metri relative al reticolo di calcolo specificato nella scheda Generali della finestra di gestione del run del modello; quota sul terreno in metri = altezza del recettore rispetto al suolo rugosità superficiale nel punto del recettore (se tale dato non è noto utilizzare 999)

25 Per creare un file con l elenco dei recettori discreti: selezionare il menu <File> <Apri> <Recettori>, per aprire un file esistente, o il menu <File> < Nuovo> <Recettori> per aprire un file nuovo utilizzare il pulsante <Aggiungi> per aggiungere un recettore all elenco utilizzare il pulsante <Modifica> per modificare i dati del recettore selezionato selezionare un record contenente un recettore e utilizzare il pulsante <Elimina> per eliminare il recettore selezionato selezionare un record contenente un recettore e utilizzare il pulsante <Copia> per inserire un nuovo recettore con le stesse caratteristiche del recettore selezionato utilizzare il pulsante <Salva> o il menu <File> <Salva> o <File> <Salva con nome> per salvare i dati su file

26 Per inserire nel run del modello un file con l elenco dei recettori discreti: posizionarsi nella scheda Generali della finestra che gestisce il run del modello selezionare la casella di controllo Presenza di recettori discreti inserire un nome di file valido o selezionarlo tramite il pulsante Sfoglia per visualizzare il contenuto del file selezionato utilizzare il pulsante Visualizza Per effettuare i calcoli solo nei recettori discreti: nella scheda Output della finestra che gestisce il run del modello selezionare la casella di controllo Salvare i valori solo nei recettori discreti anche se si seleziona l opzione Calcolo solo nei recettori discreti è comunque necessario definire il reticolo di calcolo e controllare che tutti gli elementi presenti nella configurazione (sorgenti, barriere, zone) siano contenuti nel reticolo di calcolo

27 2) La finestra di gestione del modulo Short Term e Climatologico La finestra di gestione del modulo Short Term Per effettuare un calcolo Short Term è necessario aprire la finestra che gestisce il modello tramite il menu <File> <Nuovo> o <Apri> <Calcolo Short Term>. Il nome del file selezionato sarà riportato nella barra di stato della finestra. Il file di configurazione associato contiene tutti i dati richiesti per effettuare un run del modello. Il file di configurazione può essere salvato utilizzando il menu <File> <Salva> o <File> <Salva con nome>. Inoltre il file di configurazione viene salvato ad ogni run del modello di calcolo.

28 La finestra di gestione contiene sei schede per l'immissione delle informazioni necessarie al run del modello. Per eseguire il run del modello, una volta inseriti tutti i dati richiesti, utilizzare il menu <File> <Run> o il menu <Run> accessibile cliccando con il tasto destro del mouse sulla finestra.

29 La finestra di gestione del modulo Climatologico Per effettuare un calcolo Climatologico è necessario aprire la finestra che gestisce il modello tramite il menu <File> <Nuovo> o <Apri> <Calcolo Cllimatologico>. Il nome del file selezionato sarà riportato nella barra di stato della finestra. Il file di configurazione associato contiene tutti i dati richiesti per effettuare un run del modello. Il file di configurazione può essere salvato utilizzando il menu <File> <Salva> o <File> <Salva con nome>. Inoltre il file di configurazione viene salvato ad ogni run del modello di calcolo.

30 La finestra di gestione contiene sei schede per l'immissione delle informazioni necessarie al run del modello. Per eseguire il run del modello, una volta inseriti tutti i dati richiesti, utilizzare il menu <File> <Run> o il menu <Run> accessibile cliccando con il tasto destro del mouse sulla finestra.

31 Scheda 1: reticolo Questa scheda contiene, oltre ad un titolo descrittivo del run, la descrizione del reticolo di calcolo. Il reticolo di calcolo viene specificato assegnando: le coordinate x 0,y 0 dell estremo SUD-OVEST il numero di punti nx,ny la dimensione della singola maglia dx,dy la quota di calcolo sopra il suolo dei recettori del reticolo; porre 0 significa calcolare la concentrazione al suolo Le coordinate dei punti di griglia sono assegnate tramite la seguente relazione (analogamente per y) : x = x 0 + (i-1) dx dove i va da 1 a nx e rappresenta l indice della generica maglia del reticolo.

32 Osservazioni: tutte le coordinate sono in metri. Non servono coordinate assolute, ma è necessario che le posizioni relative dei vari elementi presenti nel reticolo corrispondano a quelle reali. tutti gli elementi caratterizzanti il run, quali ad esempio le sorgenti emissive, devono trovarsi all interno del reticolo di calcolo. La scheda contiene inoltre l eventuale indicazione del file dei recettori discreti. Per effettuare il calcolo utilizzando una serie di recettori discreti: selezionare la casella di controlla Presenza di recettori discreti inserire un nome di file valido o selezionarlo tramite il pulsante Sfoglia per visualizzare il contenuto del file selezionato utilizzare il pulsante Visualizza

33 Scheda 2: parametri di controllo Questa scheda contiene i parametri di controllo delle equazioni del modello; le impostazioni standard sono consigliate ad utenti inesperti mentre utenti esperti possono selezionare la casella di controllo Impostazioni avanzate. Scheda 3: sorgenti Questa scheda contiene il nome del file con i dati relativi alle sorgenti sonore presenti nel run. Tale file è obbligatorio. Per inserire un file sorgenti : inserire un nome di file valido o selezionarlo tramite il pulsante Sfoglia per visualizzare il contenuto del file selezionato utilizzare il pulsante Visualizza N.B. Se si attiva l editor delle sorgenti quando si salva il file il nome del file viene automaticamente inserito nella finestra di gestione del calcolo.

34 Scheda 4: dati Meteo del modulo Short Term Questa scheda consente di specificare i dati meteo da utilizzare in una simulazione Short Term. L utente può: 1) effettuare una simulazione con una singola situazione meteo selezionando la casella di controllo Simulazione Short Term con una sola situazione meteorologica 2) effettuare una simulazione con una serie di situazioni meteo selezionando la casella di controllo Simulazione Short Term con una sequenza di situazioni meteorologiche Nel secondo caso è necessario inserire il nome del file che contiene la serie dei dati meteo.

35 Simulazione con una sola situazione meteorologica I dati da specificare sono: classe di stabilità altezza di inversione (m); il programma suggerisce dei valori di default associati alle singole classi di stabilità temperatura dell aria (K) rate di precipitazione (mm/h); questo dato è abilitato solo se nella scheda Parametri di Controllo si seleziona l opzione avanzata Considerazione degli effetti della deposizione umida forza dell inversione; questo dato è abilitato solo se nella scheda Parametri di Controllo si seleziona l opzione avanzata Valutazione della penetrazione dei fumi nell inversione in quota velocità del vento (m/s) quota della misura sul terreno (m) direzione di provenienza del vento (gradi); questo dato è espresso con le convenzioni mteorologiche: il vento che proviene da Nord ha direzione di provenienza uguale a zero; la direzione ruota in senso orario.

36 Caso particolare: situazione di calma di vento Se si vuole simulare una situazione di calma di vento selezionare la casella di controllo Situazione di calma di vento ; in questo caso i dati richiesti sono: velocità prevalente del vento (m/s) quota della misura sul terreno (m) direzione prevalente di provenienza del vento (gradi) deviazione standard della direzione del vento (gradi); il programma suggerisce i seguenti valori di default: A=40, B=20, C=15, D=10, E=5, F+G=2.5

37 Scheda 4: dati Meteo per il modulo climatologico Questa scheda contiene il nome del file con i dati relativi alle Joint Frequency Functions da utilizzare nel run. Tale file è obbligatorio. Per inserire un file JFF : inserire un nome di file valido o selezionarlo tramite il pulsante Sfoglia per visualizzare il contenuto del file selezionato utilizzare il pulsante Visualizza NOTA: Se si attiva l editor dei dati meteo climatologici quando si salva il file il nome del file viene automaticamente inserito nella finestra di gestione del calcolo

38 Scheda 5: orografia e rugosità superficiale Questa scheda contiene il nome dei file con i dati relativi all orografia e alla rugosità superficiale da utilizzare nel run. Tali file sono opzionali. Per inserire un file orografico : selezionare la casella di controllo Presenza di Orografia inserire un nome di file valido o selezionarlo tramite il pulsante Sfoglia per visualizzare il contenuto del file selezionato utilizzare il pulsante Visualizza Per inserire un file rugosità superficiale : selezionare la casella di controllo Presenza dei dati di rugosità superficiale inserire un nome di file valido o selezionarlo tramite il pulsante Sfoglia per visualizzare il contenuto del file selezionato utilizzare il pulsante Visualizza

39 Scheda 6: output per il modulo Short Term Questa scheda permette di selezionare le informazioni da inserire nel file di output. Il file di output contiene sempre le seguenti informazioni: descrizione del reticolo di calcolo descrizione delle opzioni di calcolo selezionate dati delle sorgenti emissive dati dei recettori eventualmente presenti parametri di controllo utilizzati recettori esclusi dal calcolo nome del file meteo eventualmente utilizzato nome del file orografico eventualmente presente nome del file rugosità superficiale eventualmente presente

40 Se si seleziona la casella Salvare i valori solo nei recettori discreti il programma effettuerà il calcolo solo nei recettori discreti definiti nella scheda Reticolo: non sarà effettuato il calcolo sul reticolo x,y. In questo caso il file di output conterrà per ogni punto del reticolo un valore pari a 0. Tale opzione consente di velocizzare enormemente la durata del run. In caso contrario saranno inseriti i valori medi e massimi calcolati in ogni punto del reticolo di calcolo. E inoltre possibile: specificare il nome del file sul quale salvare i valori prodotti dalle singole sorgenti in ogni punto del reticolo di calcolo mediati su tutte le situazioni meteorologiche presenti specificare il nome del file sul quale salvare i valori totali prodotti da tutte le sorgenti in ogni punto del reticolo di calcolo in ogni situazione meteorologica.

41 Scheda 6: output per il modulo Climatologico Questa scheda permette di selezionare le informazioni da inserire nel file di output. Il file di output contiene sempre le seguenti informazioni: descrizione del reticolo di calcolo descrizione delle opzioni di calcolo selezionate dati delle sorgenti emissive dati dei recettori eventualmente presenti parametri di controllo utilizzati recettori esclusi dal calcolo nome del file meteo eventualmente utilizzato nome del file orografico eventualmente presente nome del file rugosità superficiale eventualmente presente

42 Se si seleziona la casella Salvare i valori solo nei recettori discreti il programma effettuerà il calcolo solo nei recettori discreti definiti nella scheda Reticolo: non sarà effettuato il calcolo sul reticolo x,y. In questo caso il file di output conterrà per ogni punto del reticolo un valore pari a 0. Tale opzione consente di velocizzare la durata del run. In caso contrario saranno inseriti i valori medi e massimi calcolati in ogni punto del reticolo di calcolo E inoltre possibile: specificare il nome del file sul quale salvare i valori climatologici prodotti dalle singole sorgenti in ogni punto del reticolo di calcolo specificare il nome del file sul quale salvare i valori prodotti da tutte le sorgenti in ogni punto del reticolo di calcolo in ogni situazione meteorologica presente nel file delle JFF; in questo caso sarà salvata anche la frequenza di accadimento delle singole situazioni meteorologiche.

43 3) La finestra di gestione del calcolo delle altezze efficaci Per effettuare un calcolo delle altezze efficaci è necessario aprire la finestra che gestisce il modulo tramite il menu <Modelli> <Calcolo Altezze Efficaci>. Il modulo si applica SOLO alle sorgenti puntiformi. Calcolo Il calcolo richiede l inserimento delle seguenti informazioni: File Sorgenti: nome del file che contiene i dati delle sorgenti da utilizzare nel calcolo File Meteo: nome del file che contiene i dati meteorologici da utilizzare nel calcolo; è possibile utilizzare sia dati meteo di tipo short term (estensione.met) che di tipo climatologico (estenzione.jff)

44 Sono disponibili le seguenti opzioni di configurazione analoghe a quelle presenti nella gestione dei calcoli short term e climatologico: Calcolo dell effetto scia del camino: se selezionata modifica il calcolo dell altezza efficace valutando l effetto scia del camino; questa opzione è selezionata di default analogamente ai moduli di calcolo short term e climatologico. Utilizzo del modello di riduzione dell altezza del camino in presenza di Building Downwash : se si seleziona questa opzione e se il modello verifica la presenza di condizioni di Building downwash l altezza fisica del camino viene opportunamente corretta. Trascura l altezza di inversione in quota: nei moduli di calcolo l altezza efficace dei fumi viene comunque limitata dalla presenza di un eventuale inversione in quota; se si seleziona questa opzione tale effetto viene trascurato. Per effettuare il calcolo selezionare il pulsante <Calcola>; al termine del calcolo saranno visibili anche i pulsanti: <Visualizza>: per visualizzare i risultati del calcolo <Salva>: per salvare su file i risultati del calcolo

45 Visualizzazione risultati Per ogni sorgente puntiforme e per ogni classe di stabilità il modulo calcola il valore minimo, medio e massimo dell altezza efficace su tutte le situazioni meteorologiche presenti aggregate per classe di stabilità. I valori sono espressi in metri. I risultati sono visualizzati in una griglia con le seguenti caratteristiche: le righe rappresentano le singole sorgenti le colonne rappresentano i valori minimo, medio e massimo per ogni classe di stabilità a partire dalla classe A fino alla classe NEBBIE la prima riga riporta il valore minimo, medio e massimo per ogni classe di stabilità su tutte le sorgenti. se mancano dati meteorologici relativi ad una certa classe di stabilità viene visualizzato il valore 999

46 Salvataggio dei risultati Per salvare i risultati del calcolo su file utilizzare il pulsante <Salva>. E possibile selezionare una parte o tutta la griglia e copiare i dati selezionati nella clipboard di Windows; tali dadti potranno essere incollati in tutti i programmi che supportano questa funzionalità. Per eseguire questa operazione: selezionare la parte di griglia da copiare cliccare sulla griglia con il tasto destro del mouse per attivare il menu contestuale selezionare l opzione <Copia>

47 4) Le Sorgenti di emissione Il modello supporta sorgenti puntiformi e areali; le sorgenti puntiformi rappresentano camini industriali con emissione forzata; le sorgenti areali rappresentano sorgenti estese sul territorio (es.: discariche). Per creare un file con l elenco delle sorgenti emissive: selezionare il menu <File> <Apri> <Sorgenti>, per aprire un file esistente, o il menu <File> < Nuovo> <Sorgenti> per aprire un file nuovo selezionare la scheda della tipologia di sorgente di interesse (puntiforme o areale) utilizzare il pulsante <Aggiungi> per aggiungere una sorgente all elenco utilizzare il pulsante <Salva> o il menu <File> <Salva> o <File> <Salva con nome> per salvare i dati su file selezionare un record contenente una sorgente e utilizzare il pulsante <Modifica> per modificare i dati della sorgente selezionata selezionare un record contenente una sorgente e utilizzare il pulsante <Elimina> per eliminare la sorgente selezionato selezionare un record contenente una sorgente e utilizzare il pulsante <Duplica> per inserire una nuova sorgente con le stesse caratteristiche della sorgente selezionata.

48 Dati caratteristici delle sorgenti puntiformi: stringa di testo descrittiva della sorgente coordinate x,y (m) della sorgente in metri raggio di esclusione dal calcolo (m) altezza della sorgente rispetto al suolo (m) altezza del camino (m) diametro interno del camino (m) quota orografica della base del camino (m): usata solo se è selezionata l opzione di calcolo per tener conto dell orografia rugosità superficiale nella posizione del camino tipo di modello per il calcolo delle Sigma di dispersione emissione del camino (massa/s) temperatura dei fumi ( K) velocità di efflusso dei fumi (m/s) velocità di sedimentazione gravitazionale (m/s) coefficiente del termine di decadimento (1/s) coefficiente scavening ratio usato per la deposizione umida Coefficienti Bh per la valutazione verticale del downwash degli edifici ogni 10 gradi con orientamento orario e Nord=0 Coefficienti Bw per la valutazione orizzontale del downwash degli edifici ogni 10 gradi con orientamento orario e Nord=0 fattori di emissione oraria

49 Dati caratteristici per le sorgenti areali stringa di testo descrittiva della sorgente coordinata x del centro (m) coordinata y del centro (m) Raggio della sorgente (m) Altezza del punto di emissione (m) quota orografica della base della sorgente (m): usata solo se è selezionata l opzione di calcolo per tener conto dell orografia Rugosità superficiale tipo di modello per il calcolo delle Sigma di dispersione emissione totale (massa/s) velocità di sedimentazione gravitazionale (m/s) coefficiente del termine di decadimento (1/s) coefficiente scavening ratio usato per la deposizione umida Sigma z iniziale

50 5) I recettori discreti E possibile definire una serie di recettori discreti ed effettuare il calcolo sul reticolo e sui recettori discreti o solo sui recettori discreti risparmiando tempo e spazio su disco. Per creare un file con l elenco dei recettori discreti: selezionare il menu <File> <Apri> <Recettori>, per aprire un file esistente, o il menu <File> < Nuovo> <Recettori> per aprire un file nuovo utilizzare il pulsante <Aggiungi> per aggiungere un elemento all elenco utilizzare il pulsante <Salva> o il menu <File> <Salva> o <File> <Salva con nome> per salvare i dati su file selezionare un record contenente una sorgente e utilizzare il pulsante <Modifica> per modificare i dati dell elemento selezionato selezionare un record contenente una sorgente e utilizzare il pulsante <Elimina> per eliminare l elemento selezionato selezionare un record contenente una sorgente e utilizzare il pulsante <Duplica> per inserire un nuovo elemento con le stesse caratteristiche dell elemento selezionato

51 Per inserire nel run del modello un file con l elenco dei recettori discreti: posizionarsi nella scheda Reticolo della finestra che gestisce il run del modello e selezionare la casella presenza di recettori discreti inserire un nome di file valido o selezionarlo tramite il pulsante Sfoglia per visualizzare il contenuto del file selezionato utilizzare il pulsante Visualizza Dati caratteristici dei recettori discreti stringa di testo descrittiva del recettore coordinate x,y (m) del recettore relative al reticolo di calcolo specificato nella scheda Reticolo della finestra di gestione del run del modello altezza del recettore rispetto al suolo (m) quota orografica del recettore (m): usata solo se è selezionata l opzione di calcolo per tener conto dell orografia rugosità superficiale nella posizione del recettore

52 6) I dati meteorologici Short Term E possibile definire una serie di dati meteorologici orari ed effettuare il calcolo Short Term con questi dati. Per creare un file con l elenco dei dati meteorologici orari: selezionare il menu <File> <Apri> <Dati Meteo Short Term>, per aprire un file esistente, o il menu <File> < Nuovo> <Dati Meteo Short Term > per aprire un file nuovo utilizzare il pulsante <Aggiungi> per aggiungere un elemento all elenco utilizzare il pulsante <Salva> o il menu <File> <Salva> o <File> <Salva con nome> per salvare i dati su file selezionare un record contenente una sorgente e utilizzare il pulsante <Modifica> per modificare i dati dell elemento selezionato selezionare un record contenente una sorgente e utilizzare il pulsante <Elimina> per eliminare l elemento selezionato selezionare un record contenente una sorgente e utilizzare il pulsante <Duplica> per inserire un nuovo elemento con le stesse caratteristiche dell elemento selezionato utilizzare il pulsante <Controlla> per avviare la procedura di verifica della consistenza dei dati meteo utilizzare il pulsante <Inizializza> per avviare la procedura automatica di definizione dei dati meteo in assenza di dati misurati reali

53 Per inserire nel run del modello un file con l elenco dati meteorologici orari: posizionarsi nella scheda Dati Meteo della finestra che gestisce il run del modello e selezionare la casella Simulazione Short Term con una sequenza di situazioni meteorologiche inserire un nome di file valido o selezionarlo tramite il pulsante Sfoglia per visualizzare il contenuto del file selezionato utilizzare il pulsante Visualizza

54 Dati caratteristici dei dati meteorologici orari: data di riferimento dei dati; questo campo serve solo per la postelaborazione: nel caso il dato sia mancante la postelaborazione non potrà calcolare valori aggregati come ad esempio le concentrazioni giornaliere o sulle tre ore. ora di riferimento dei dati compresa tra 1 e 24; questo dato serve per utilizzare i fattori di emissione oraria delle sorgenti puntiformi; se il dato manca (-1) non vengono usati fattori correttivi e la postelaborazione non potrà calcolare valori aggregati come ad esempio le concentrazioni giornaliere o sulle tre ore. classe di stabilità atmosferica altezza di inversione in quota per classi A, B, C, D (m) temperatura dell aria (K) velocità del vento (m/s) direzione di provenienza del vento (gradi); se il vento proviene da Nord la direzione di provenienza è 0; il senso di rotazione è orario rate di precipitazione per valutare la deposizione umida (mm/h); inserire 0 se il dato è mancante o sconosciuto forza dell inversione per valutare la penetrazione dei fumi nelle inversioni in quota; inserire 0 se il dato è mancante o sconosciuto deviazione standard della direzione del vento (usata solo per rappresentare situazioni di calma di vento) quota di misura del dato meteo

55 7) Inizializzazione dei dati meteo Short Term Selezionando il menu <Strumenti> <Dati Meteo per ricerca del massimo> o cliccando il pulsante <Inizializza> presente nella finestra di gestione dei dati Meteorologici Short term si avvia una procedura guidata per l inizializzazione dei dati meteo Short Term in assenza di dati reali misurati. Questa procedura ha lo scopo di definire un set completo di dati meteo Short Term per effettuare la ricerca del massimo di ricaduta o per effettuare valutazioni sul rispetto dei limiti di legge, valutazioni che non sono possibili con l utilizzo del modulo climatologico.

56 La procedura si compone di tre passi: I passo: direzione di provenienza del vento E possibile scegliere di creare un set di dati meteo che provengono da un unica direzione o che provengono da più direzioni; in questo caso è possibile indicare un ampiezza in gradi della rosa dei venti a partire da Nord. In generale se si utilizza un unica sorgente di emissione è possibile usare un unica direzione di provenienza del vento fittizia; se si utilizzano più sorgenti è necessario fare girare il vento per tener conto dei reali contributi di tutte le sorgenti.

57 II passo: selezione dei dati Per determinare l intensità del vento, e la classe di stabilità sono disponibili tre scelte: utilizzo del set di dati meteo del modello screening dell EPA utilizzo di un valore caratteristico per ogni classe di stabilità (A=2 m/s, B=3m/s, C=4m/s, D=5m/s, E=3 m/s, F+G=2 m/s) creazione di un set di dati non specificato; in questo caso viene creato un set di dati nel quale sono indicati solo direzione e temperatura dell aria. In questo passo è possibile specificare se si desidera valutare anche situazioni di inversione in quota inserendo un valore per l altezza di inversione. III passo: inserimento della temperatura dell aria In questo passo viene richiesto il valore della temperatura dell aria uguale per tutti i dati

58 8) Controllo consistenza dati meteo Short Term Tramite il pulsante <Controlla> si attiva la procedura di controllo della consistenza dei dati meteorologici Short Term. Al termine della procedura viene mostrato un report che contiene tre sezioni: Informazioni generali Elenco record errati Risultato della verifica La procedura verifica la consistenza dei dati dei singoli record e la congruenza temporale degli stessi. La congruenza temporale serve solo per effettuare posteleborazioni aggregate come ad esempio verifiche di concentrazioni giornaliere o medie sulle tre ore.

59 9) Dati meteorologici di tipo Screening I modelli gaussiani non richiedono le consequenzialità dei dati meteorologici. In altre parole, poiché il modello gaussiano è una rappresentazione statica della diffusione, non è necessario disporre di dati orari evolutivi, necessari invece per tutti gli altri tipi di modelli in quanto il calcolo dell ora n non è influenzato dal calcolo dell ora n-1 né influenza il calcolo dell ora n+1. Per questo motivo i modelli gaussiani si prestano molto bene per le applicazioni climatologiche utilizzando come dati di input aggregazioni di dati (Joint Frequency Function) e non serie storiche che richiedono, tra le altre cose, analisi preliminari di validazione dei dati. I modelli gaussiani sono indicati quindi anche per applicazioni di tipo screening dove cioè i dati meteo non sono disponibili e si assumono condizioni simulate. Assumere condizioni meteo fittizie per effettuare simulazioni modellistiche può risultare molto complesso quando il modello richiede la presenza di dati meteorologici che evolvono nel tempo, di solito ad intervalli orari. Il modello gaussiano non richiede questa condizione.

60 La tabella seguente riporta il set di dati meteo definito dall EPA: Tale set di dati è usato nella procedura di inizializzazione dei dati meteo short term. L utilizzo di dati meteorologici senza consistenza temporale impedisce le postelebaorazioni che prevedono risultati aggregati come ad esempio la verifica di concentrazioni giornaliere o sulle tre ore.

61 10) Dati meteorologici climatologici Il modello climatologico utilizza come dati meteorologici le Joint Frequency Function. Queste funzioni sono aggregazioni statistiche di dati meteorologici derivate da serie storiche orarie. I dati sono aggregati in 7 tabelle che rappresentano le 6 classi di stabilità atmosferica A, B, C, D, E, F+G più la classe delle Nebbie.

62 Ogni tabella contiene 18 righe e 6 colonne di dati. Le colonne rappresentano l aggregazione in base all intensità del vento; le righe rappresentano l aggregazione in base alla direzione di provenienza del vento. In particolare: le prime 16 righe rappresentano i 16 settori di provenienza del vento a partire da Nord e ruotando in senso orario (ogni settore ha un ampiezza di 22,5 ) la riga 17 contiene i dati per i quali è stato possibile stabilire un intensità ma non una direzione del vento la riga 18 contiene i dati relativi alle calme di vento, dati sotto la soglia di misura degli strumenti la prima colonna contiene solo il dato relativo alle calme di vento il valore di velocità del vento riportato su ogni colonna rappresenta il valore di riferimento della classe di velocità usata per l aggregazione; i dati forniti di default sono quelli utilizzati nei dati dell Aeronautica Militare.

63 Oltre ai dati di queste tabelle le Joint Frequency Function contengono anche i seguenti dati: una tabella di frequenze di accadimento delle singole classi di stabilità temperatura media dell aria e quota di misura della stazione meteo rispetto al suolo le altezze di inversione tipiche per ogni classe di stabilità una tabella con la frequenza di accadimento di 14 altezze di inversione in quota a partire da 100 e fino a 1400 metri utilizzata solo con la classe delle NEBBIE la velocità del vento e la deviazione standard da usare nei calcoli del modello di calma di vento

64 Per creare un file con le JFF: selezionare il menu <File> <Apri> <Dati Meteo Climatologici>, per aprire un file esistente, o il menu <File> < Nuovo> <Dati Meteo Climatologici> per aprire un file nuovo utilizzare le schede Classe A, Classe B, Classe C, Classe D, Classe E, Classe F+G, Altri Dati per inserire i dati delle singole tabelle. utilizzare il pulsante <Salva> o il menu <File> <Salva> o <File> <Salva con nome> per salvare i dati su file utilizzare il pulsante <Classi di velocità> per modificare i valori di riferimento delle classi di aggregazione della velocità del vento utilizzare il pulsante <Frequenze stabilità> per inserire le frequenze di accadimento delle singole classi di stabilità utilizzare il pulsante <Altezze di inversione> per inserire i valori di riferimento per le altezze di inversione in quota delle varie classi di stabilità utilizzare il pulsante <Calme di vento> per inserire i valori di velocità del vento e deviazione standard della direzione del vento da utilizzare per ogni classe di stabilità quando si applica il modello delle calme di vento utilizzare il pulsante <Controlla> per controllare la correttezza e completezza dei dati inseriti utilizzare il pulsante <ENEL A.M.> per avviare la procedura automatica di importazione dei dati meteorologici dell Aeronautica Militare

65 Per inserire nel run del modello climatologico un file con le JFF: posizionarsi nella scheda Dati Meteo della finestra che gestisce il run del modello climatologico inserire un nome di file valido o selezionarlo tramite il pulsante Sfoglia per visualizzare il contenuto del file selezionato utilizzare il pulsante Visualizza

66 11) I file ausiliari orografia e rugosità superficiale Alcune informazioni utili per il run del modello devono essere specificate in ogni punto del reticolo di calcolo. Tali informazioni, contenute in file ausiliari, sono: orografia rugosità superficiale del terreno Dati contenuti nei file ausiliari: numero di maglie (nx,ny) = numero dei punti per i quali sono specificati i valori coordinate dell origine = coordinate dell estremo SUD-OVEST del reticolo sul quale sono specificati i valori dimensioni della singola maglia (dx,dy) = dimensioni in metri della singola maglia del reticolo sul quale sono specificati i valori tipo di file = file di tipo orografico, rugosità superficiale valori (i,j) = valori della grandezza in esame in ogni punto del reticolo definito dalle variabili descritte sopra

67 Per creare un file ausiliario selezionare il menu <File> <Apri> <File Ausiliari> per aprire un file esistente, o il menu <File> < Nuovo> <File Ausiliari> per aprire un file nuovo se il file è nuovo viene viene mostrata la finestra di inizializzazione che richiede di specificare il tipo di file, il numero di maglie, le coordinate dell origine, la dimensione della singola maglia e un valore per inizializzare il campo la cornice della tabella mostra le coordinate del file secondo le tre opzioni disponibili : coordinate (i,j), coordinate (x,y), entrambe le coordinate utilizzare il pulsante <Salva> o il menu <File> <Salva> <File> <Salva con nome> per salvare i dati su file

68 Modifica delle dimensioni del reticolo E possibile modificare direttamente i valori che caratterizzano le dimensioni del reticolo sul quale sono specificati i dati: tali modifiche possono tagliare o aggiungere valori ai dati presenti Modifica di singoli valori Selezionare le singola cella della tabella che si vuole modificare e inserire il nuovo valore. Modifica di valori di più celle Selezionare tutte le celle della tabella che si vogliono modificare e inserire il nuovo valore: tale valore sarà assegnato a tutte le celle selezionate.

69 Funzioni di copia e incolla selezionando un gruppo di celle e cliccando con il tasto destro del mouse è disponibile un menu contestuale che consente di copiare il contenuto delle celle selezionate negli Appunti di Windows, tagliare il contenuto delle celle selezionate, incollare il contenuto degli appunti di Windows nelle celle selezionate tramite queste funzioni è possibile importare o esportare dati in formato tabellare Per inserire nel run del modello un file ausiliario posizionarsi nella scheda Orografia rugosità superficiale della finestra che gestisce il run del modello selezionare la casella di controllo Presenza di orografia e/o presenza di rugosità superficiale inserire un nome di file valido o selezionarlo tramite il pulsante Sfoglia per visualizzare il contenuto del file selezionato utilizzare il pulsante Visualizza E essenziale che il reticolo sul quale sono specificati i valori del file in esame sia esattamente coincidente con il reticolo di calcolo utilizzato nel run

70 12) I parametri generali del calcolo La finestra "Parametri generali utilizzati dal modello", accessibile tramite il menu <Modelli> <Parametri generali>, gestisce tutti i parametri generali utilizzati dai moduli di calcolo; tali parametri sono memorizzati un database locale. I parametri sono stati suddivisi in cinque schede: Generali, Parametri di dispersione, Calcolo velocità del vento, Plume rise, Calma di vento

71 Ogni scheda contiene i parametri relativi presentati sotto forma di tabella con 3 colonne: la prima contiene la descrizione del parametro la seconda, unica colonna modificabile, contiene il valore corrente che sarà utilizzato durante il run dei moduli di calcolo la terza contiene il valore suggerito di default La parte inferiore della finestra presenta un campo che contiene una descrizione più ampia del parametro selezionato e del suo utilizzo; questa descrizione è modificabile dall'utente.

72 13) Visualizzazione e salvataggio dei dati calcolati Al termine dei calcoli è possibile attivare la finestra di visualizzazione dei valori calcolati tramite il pulsante <Visualizza dati>. La finestra consente la visualizzazione del valore totale di concentrazione calcolato sul reticolo di calcolo e negli eventuali recettori discreti inseriti nel run. I valori sono mostrati in formato tabellare (x,y); nella prima riga e nella prima colonna della tabella superiore sono riportate le coordinate (in metri) del punto di calcolo. Nella parte superiore si trovano alcune informazioni generali quali il valore massimo calcolato e la sua posizione e il valore medio per l'intera area di calcolo. Il programma accessorio Analisi Grafica, oltre alla visualizzazione grafica, consente un esame più approfondito di tutti i dati calcolati, permettendo ad esempio il calcolo di valori medi su aree circolari o rettangolari selezionate dall'utente e la visualizzazione dei dati calcolati a seguito del contributo delle singole sorgenti presenti.

73 14) Il significato del calcolo del massimo nel modello Short Term Nel calcolo del modulo Short Term vengono calcolate le concentrazioni totali e le concentrazioni massime. La concentrazione totale in ogni punto è data dalla media della somma delle concentrazioni prodotte da tutte le sorgenti in tutte le situazioni meteo utilizzate: C tot ( x, y) = meteo sorgenti C( x, y, sorgente) meteo La concentrazione massima in ogni punto è data dal massimo della somma delle concentrazioni prodotte da tutte le sorgenti in tutte le situazioni meteo utilizzate: C ( max x, y) = max C( x, y, sorgenti) meteo sorgenti

74 15) Calcolo Short Term con sequenze di dati orari I modelli gaussiani non richiedono le consequenzialità dei dati meteorologici in quanto il modello gaussiano è una rappresentazione statica della diffusione. Per questo motivo non è necessario disporre di dati orari evolutivi, necessari invece per tutti gli altri tipi di modelli in quanto il calcolo dell ora n non è influenzato dal calcolo dell ora n-1 né influenza il calcolo dell ora n+1. Quindi i modelli gaussiani si prestano molto bene per le applicazioni climatologiche che utilizzano come dati di input aggregazioni di dati (Joint Frequency Function) e sono indicati in applicazioni di tipo screening dove cioè i dati meteo non sono disponibili e si assumono condizioni simulate, cioè serie orarie fittizie.

75 16) Le calme di vento Le calme di vento sono tutte quelle situazioni meteorologiche nelle quali gli strumenti di misura non riescono a definire una direzione e una intensità del vento. A questa situazione corrispondono in realtà moltissime e diverse situazioni meteorologiche. La gestione modellistica delle calme di vento presenta sostanzialmente 2 problemi: mancanza di dati per inizializzare i modelli varietà delle situazioni meteorologiche che ricadono nella definizione di calme di vento Queste difficoltà hanno portato l EPA e definire una metodologia per trattare le calme di vento che consiste in un preprocessamento dei dati meteorologici finalizzato all eliminazione delle condizioni di calma. I modelli gaussiani, in particolare, non sono in grado di gestire le calme di vento: per ragioni fisiche in quanto contrastano con le ipotesi di derivazione della formulazione gaussiana per ragioni matematiche in quanto la velocità del vento è presente a denominatore