ATTIVITA 5 Modellistica

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Lelio Lanza
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1 ATTIVITA 5 Modellistica qualità dell aria Giuseppe Maffeis Giampiero Malvasi consulenti ARPAV-ORAR ATTIVITA' 1 Stima delle emissioni in atmosfera ATTIVITA' 5 Modellistica qualità dell'aria ATTIVITA' 4 Modellistica applicata alla meteorologia ATTIVITA' 6 Modellistica short term incidentale ATTIVITA' 2 Monitoraggio della qualità dell'aria ATTIVITA' 3 Progetto Pilota SIMAGE per Porto Marghera ATTIVITA' 7 Scenari di riduzione ed attività di reporting 1

alla meteorologia ATTIVITA' 6 Modellistica short term incidentale ATTIVITA' 2 Monitoraggio della qualità

2 I modelli e la normativa (a) Il decreto legislativo n 351 del 4/8/99 in attuazione della direttiva 96/62/CE allo scopo di valutare la qualità dell aria ambiente introduce alcuni concetti ripresi poi dal DM 60 del 2 Aprile 2002: valutazione: impiego di metodologie per misurare, calcolare, prevedere, stimare il livello di un inquinante nell aria ambiente; soglia di valutazione superiore ed inferiore: il primo è il livello di inquinamento al di sotto del quale le misurazioni possono essere combinate con tecniche di modellizzazione; al di sotto del secondo, è consentito ricorrere soltanto alle tecniche di modelllizzazione al fine di valutare la qualità dell aria. 2

inquinante nell aria ambiente; soglia di valutazione superiore ed inferiore: il primo è il livello di inquinamento al di sotto del quale le misurazioni possono essere

3 I modelli e la normativa (b) I modelli di dispersione dell inquinamento atmosferico sono un utile strumento per (All.1 DM 60 2/4/02): ricostruire campi di concentrazione, anche per porzioni di territorio ove non esistano punti di misura; ottenere informazioni sulle relazioni tra emissioni e immissioni; valutare l impatto di inquinanti non misurati dalla rete di monitoraggio; studiare scenari ipotetici di emissioni rispetto al quadro attuale. 3

punti di misura; ottenere informazioni sulle relazioni tra emissioni e immissioni; valutare l impatto di

4 Lo schema concettuale semplificato: modelli per la dispersione dell inquinamento atmosferico pressione Attività1: Emissioni Attività4: Meteorologia Attività7: Scenari Attività5: Modello matematico risposta Concentrazioni (1) e (7) Deposizioni (1) e (7) stato Attività2: Campagna di misura 4

Meteorologia Attività7: Scenari Attività5: Modello matematico risposta

5 I possibili domini di calcolo modellistico 5

6 I modelli prescelti Obiettivo: ricostruzione dei campi di concentrazione e deposizione (umida e secca) di micro e macro inquinanti, in modo da stimarne il carico sul Bacino Scolante sulla Laguna per via atmosferica. Caratteristiche privilegiate nella scelta dei modelli: adeguati al problema, validati da Istituzioni internazionali e nazionali (EPA, EU, ANPA..) e riconosciuti a livello scientifico; pubblici in termini di disponibilità, documentazione ed aggiornamento; aperti in termini di modularità e di accesso al codice sorgente. Scala regionale (Bacino): CAMX Scala locale (Porto Marghera): CALPUFF 6

Caratteristiche privilegiate nella scelta dei modelli: adeguati al problema, validati da Istituzioni internazionali e nazionali (EPA, EU, ANPA.

7 I modelli prescelti: CAMX Comprehensive Air Quality Model with Extensions Disponibilità: il codice sorgente ed il manuale sono pubblici ed a disposizione su (ENVIRON International Corporation) Descrizione: CAMx è un modello euleriano tridimensionale, multiscala, opzioni avanzate: nesting, plume in grid, chimica in fase gassosa (meccanismi fotochimici CB-IV e SAPRC97), meccanismo chimico semplificato per solfati, nitrati e particolato secondario, oltre accurati algoritmi per trasporto e diffusione, deposizione secca con il metodo delle resistenze (Wesely, 1989), scavenging umido sulla base delle precipitazioni orarie e sulla solubilità degli inquinanti. 7

gassosa (meccanismi fotochimici CB-IV e SAPRC97), meccanismo chimico semplificato per solfati, nitrati e particolato secondario, oltre accurati algoritmi per trasporto

8 I modelli prescelti: CAMX Comprehensive Air Quality Model with Extensions Utilizzo a scopo regolatorio: CAMx appartiene alla lista dei modelli alternativi EPA ed è indicato dalla stessa per la simulazione delle concentrazioni orarie (e quindi le deposizioni) di inquinanti secondari come l ozono, inquinanti primari come il CO, il particolato dalla scala urbana alla scala regionale; le concentrazioni orarie possono essere utilizzate per la stima di concentrazioni medie per periodi più lunghi: mese, stagione, anno. esempio 8

inquinanti secondari come l ozono, inquinanti primari come il CO, il particolato dalla scala urbana alla scala regionale; le

9 I modelli prescelti: CALPUFF Disponibilità: il codice sorgente ed il manuale sono pubblici ed a disposizione su (Earth Tech) Descrizione: Calpuff è un modello di dispersione a puff, non stazionario, tridimensionale. Calpuff simula l effetto della variazione temporale e spaziale delle condizioni metereologiche sul trasporto, la trasformazione e la rimozione degli inquinanti. CALPUFF può essere applicato da una a scala di decine di metri a centinaia di chilometri. Include algoritmi avanzati, come gli effetti subgrid, il trasporto long-range, la deposizione secca ed umida, il particolato. 9

Calpuff simula l effetto della variazione temporale e spaziale delle condizioni metereologiche sul trasporto, la trasformazione e la rimozione degli

10 I modelli prescelti: CALPUFF Utilizzo a scopo regolatorio: CALPUFF (Environmental Protection Agency 40 CFR Part 51 Requirements for Preparation, Adoption, and Submittal of State Implementation Plans Guideline on Air Quality Models - Proposed Rule) è stato formalmente proposto come modello regolatorio dell Appendice A - EPA. CALPUFF è raccomandato per il trasporto long-range ed in sostituzione di ISC3 in condizioni non stazionarie come le calme di vento e fenomeni di ricircolazione. 10

Proposed Rule) è stato formalmente proposto come modello regolatorio dell Appendice A - EPA.

11 Diagramma di flusso del modello CALPUFF 11

12 Post-processori di CALPUFF 12

13 I possibili domini di applicazione del modello Calpuff 13

14 Esempio di Applicazione di Calpuff: Catasto Provinciale delle Emissioni

15 Esempio di Applicazione di Calpuff: Catasto Provinciale delle Emissioni

16 Esempio di elaborazione cartografica dei risultati di Calpuff: Media annuale delle concentrazioni 16

17 Esempio di elaborazione cartografica dei risultati di Calpuff: 98 percentile delle concentrazioni 17

18 Esempio di elaborazione cartografica dei risultati di Calpuff: 18 massimo delle concentrazioni 18

19 Esempio di elaborazione cartografica dei risultati di Calpuff: Flusso orario medio di Deposizione Secca 19

20 Esempio di elaborazione Statistica dei risultati di Calpuff: Istogramma delle concentrazioni sul ricettore discreto 20

21 21

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