ARPA EMILIA ROMAGNA SEZIONE FERRARA RAPPORTO METEO ANNUALE PER LA QUALITÀ DELL'ARIA PROVINCIA DI FERRARA - DATI 213 AllegatoA
a cura di: Arpa Emilia Romagna - sez. Ferrara (dir. Pier Luigi Trentini) Responsabilità scientifica: Enrica Canossa - resp. Servizio Sistemi Ambientali Giovanna Rubini resp. Area monitoraggio e valutazione aria e agenti fisici Simona Coppi dir. SGI:SQE Gruppo di lavoro: M.Rita Mingozzi resp. prov. Rete qualità dell aria Sabina Bellodi, Paola Leuci, Tiziana Pumo, Marco Tosi ha collaborato: Giovanni Bonafè ARPA SIMC Per l immagine di copertina si ringrazia G. Garasto
PROVINCIA DI FERRARA - DATI 213 AllegatoA SOMMARIO 1. INQUADRAMENTO METEOCLIMATICO DELLA REGIONE EMILIA ROMAGNA...2 2. L INFLUENZA DELLA MICROMETEOROLOGIA...3 3. ANALISI DELLE GRANDEZZE METEOCLIMATICHE...5 3.1. TEMPERATURA...5 3.2. INTENSITÀ E DIREZIONE DEL VENTO...7 3.3. ALTEZZA DI RIMESCOLAMENTO...11 3.4. CLASSI DI STABILITÀ...13 3.5. PRECIPITAZIONI...15 4. CONFRONTO PM1 E METEO...21 5. GIORNI CRITICI...24
PROVINCIA DI FERRARA - DATI 213 Si riporta qui sotto una breve sintesi delle caratteristiche meteorologiche del 213 che hanno interessato la nostra regione, redatta dal Servizio Idro Meteo Clima di Arpa. A seguire si illustra l influenza della micrometeorologia nell evoluzione dell inquinamento atmosferico cui segue un analisi dettagliata di alcune grandezze meteo climatiche rilevate sul territorio comunale di Ferrara. 1. INQUADRAMENTO METEOCLIMATICO DELLA REGIONE EMILIA ROMAGNA I primi mesi dell anno (da gennaio ad aprile) sono stati caratterizzati dal passaggio di molte saccature di origine atlantica con aria fredda e instabile e vari sistemi frontali. Nel mese di marzo, in particolare, la corrente a getto si è posizionata ad una latitudine più bassa e ha interessato tutta l Europa centrale compresa l Italia. Questo frequente passaggio di sistemi frontali ha favorito un continuo ricambio della massa d aria e piogge abbondanti. Il mese di maggio è stato ancora all insegna del tempo instabile con forti piogge e temperature anche inferiori alla media del periodo. Da menzionare inoltre un fenomeno raro nella pianura padana, cioè la formazione di tre tornado molto intensi sulla pianura bolognese e modenese. I mesi estivi (giugno-luglio-agosto-settembre) sono stati caratterizzati da un susseguirsi di forti ondate di calore dovute ad anticicloni per lo più di origine africana, e brusche variazioni di temperatura (come nell ultima decade di giugno) con intense precipitazioni convettive, dovute a profonde saccature di aria fredda proveniente dal nord Europa. I forti contrasti hanno continuato a caratterizzare anche i mesi autunnali da ottobre a dicembre con fronti freddi che si sono alternati a flussi meridionali di scirocco. I primi hanno portato nevicate precoci ed abbondanti in Appennino, i secondi precipitazioni molto intense anche di tipo temporalesco. Nel mese di ottobre i flussi umidi sud-occidentali non hanno favorito il ricambio della massa d aria sulla pianura malgrado i forti temporali che si sono verificati.. Nei primi venti giorni di dicembre infine, un blocco anticiclonico si è posizionato sull Italia favorendo tempo molto stabile. Il blocco anticiclonico è stato poi sostituito, negli ultimi giorni del mese, da un intenso flusso di correnti da sud che hanno portato piogge abbondanti. 2
PROVINCIA DI FERRARA - DATI 213 2. L INFLUENZA DELLA MICROMETEOROLOGIA I parametri meteorologici svolgono un ruolo determinante nell evoluzione dell inquinamento atmosferico. Gli episodi di inquinamento, infatti, sono governati da processi meteorologici che avvengono all interno dello strato di atmosfera direttamente sopra alla superficie terrestre (strato limite o boundary layer) sia a scala regionale che locale. Per quanto riguarda i processi a scala regionale risultano particolarmente rilevanti i fenomeni di stagnazione della massa d aria. Tale fenomeno avviene quando l aria permane per un certo periodo su una determinata regione d origine (oceano, mare, continente o bacino aerologico) e di conseguenza assume caratteristiche tipiche di quella regione (ad es. aria calda e umida oceanica, fredda e secca continentale). Così, ad esempio, l aria che risiede per un certo periodo sull area padana, ricca di industrie, ad intensa attività umana ed elevato traffico si arricchisce di sostanze inquinanti quali ossidi di azoto e composti organici volatili che, oltre a produrre direttamente inquinamento, rappresentano potenziali precursori dell inquinamento da ozono. Relativamente ai processi meteorologici che avvengono a scala locale, questi sono governati dal vento in prossimità della superficie e dalla differenza di temperatura tra il suolo e l aria sovrastante, grandezze che determinano la diluizione o il ristagno degli inquinanti in atmosfera. I più importanti fattori meteorologici che interessano i fenomeni di inquinamento atmosferico sono: Temperatura: sono importanti la sua evoluzione annuale, quella diurna nonché il profilo verticale; Vento orizzontale (velocità e direzione): generato dalla componente geostrofica e modificato dal contributo delle forze d attrito del terreno e da effetti meteorologici locali, come brezze (di monte-valle o marine) o, come nel caso di una città, da circolazioni urbano-rurali; Altezza di rimescolamento: è un indicatore della capacità che ha la troposfera di disperdere gli inquinanti; indica indirettamente il volume all interno del quale gli inquinanti emessi si concentrano; Stabilità atmosferica: è un indicatore della turbolenza atmosferica alla quale si devono i rimescolamenti dell aria e, quindi, il processo di diluizione degli inquinanti; Precipitazioni: è importante il numero di giorni caratterizzati da quantità di pioggia >=5 mm nonché l entità cumulata mensile e annuale; Inversione termica: quota alla quale si verifica che la temperatura, anziché diminuire, aumenta con l aumento dell altezza. Essa determina anche l altezza del PBL (Planetary Boundary Layer), porzione più bassa dell atmosfera che comprende la parte di troposfera nella quale la 3
PROVINCIA DI FERRARA - DATI 213 struttura del campo anemologico risente dell influenza della superficie terrestre e si estende fino a pochi chilometri di altezza; Movimenti atmosferici verticali: spostamenti di masse d aria in senso verticale che in ambiente urbano sono dovuti principalmente a moti termoconvettivi. Nel capitolo che segue, si riportano alcune elaborazioni di dettaglio relative ai seguenti parametri meteorologici: temperatura ( C), velocità del vento (m/s) e direzione (gradi), altezza di rimescolamento (m), classi di stabilità, precipitazioni (mm). Le elaborazioni sono state ottenute a partire dai dati meteo forniti dal Servizio Idro-Meteo- Clima di Arpa - SIMC, utilizzando il preprocessore meteorologico tridimensionale Calmet applicato all area del comune di Ferrara. Il preprocessore Calmet 1, a partire da osservazioni relative ai parametri meteorologici disponibili (stazioni al suolo e radiosondaggi), effettua un interpolazione nello spazio e nel tempo e ricostruisce i campi atmosferici su un grigliato regolare a maglie di 5 Km di lato. I dati dei parametri temperatura, direzione e velocità del vento ottenuti con Calmet relativamente al comune di Ferrara sono confrontati con i dati registrati presso la stazione urbana di Ferrara, installata nel maggio 24 (in via Paradiso n. 12) e gestita anch essa dal Servizio Idro- Meteo-Clima. 1 Il preprocessore meteorologico CALMET (Scire J. S., Insley E. M., Yamartino R. J., Fernau M. E. - semptember 1999: A User s guide for the CALMET Meteorological Model version 5.), viene appositamente implementato presso Arpa- Servizio IdroMeteoClima (Deserti et al., 1999). Il preprocessore, sulla base delle variabili puntuali misurate nelle stazioni meteorologiche e delle caratteristiche della superficie, quali ad esempio orografia, uso del suolo, rugosità ricostruisce il campo tridimensionale di vento e temperatura ed il campo bidimensionale di grandezze caratteristiche dello strato limite planetario (altezza di rimescolamento, classi di stabilità) e della turbolenza (lunghezza di Monin-Obukhov, velocità di attrito, velocità convettiva di scala). 4
PROVINCIA DI FERRARA - DATI 213 3. ANALISI DELLE GRANDEZZE METEOCLIMATICHE 3.1. Temperatura Nell anno 213, dopo il mese di gennaio caratterizzato da una temperatura lievemente superiore a quelle registrate negli ultimi anni, hanno fatto seguito i mesi di febbraio e marzo che sono stati caratterizzati da temperature medie inferiore a quella rilevate negli ultimi anni. Nello specifico, si osserva che entrambi i mesi di febbraio e marzo 213 sono stati interessati da precipitazioni verificatesi in più giornate con un valore di precipitazione cumulata giornaliera superiore ai 1 mm. Anche i mesi di maggio e giugno 213 hanno registrato temperature inferiori alla media degli ultimi anni e il mese di agosto 213 ha fatto rilevare temperature meno elevate rispetto ai precedenti 2 anni. I mesi di settembre, ottobre e novembre hanno registrato un andamento simile a quelli dell anno 212 e sono stati relativamente più miti rispetto agli anni precedenti. Anche il mese di dicembre 213 ha registrato una temperatura media superiore a quelle degli ultimi anni. 5
PROVINCIA DI FERRARA - DATI 213 Comune di Ferrara Andamento delle temperature medie mensili - 21-213 (dati Calmet) 3 21 211 212 213 25 2 C 15 1 5 gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic mesi Andamento delle temperature medie mensili Confronto dati Calmet e staz. urbana Arpa-SIMC Andamento delle temperature medie mensili in tre postazioni della provincia 3 Calmet 213 3 Staz.Urbana Ferrara Staz.Malborghetto di Boara Staz.Camse-Argenta 25 Staz.Urbana 213 25 2 2 C 15 C 15 1 1 5 5 gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic mesi mesi 6
PROVINCIA DI FERRARA - DATI 213 Le temperature registrate presso la stazione urbana sono quasi esattamente sovrapponibili a quelle calcolate dal preprocessore Calmet: per tutto il corso dell anno le temperature misurate nella stazione urbana risultano superiori, rispetto a quelle calcolate da Calmet, al massimo di +1.2 C. Le temperature nel centro urbano di Ferrara sono costantemente superiori a quelle rilevate nelle stazioni extraurbane di Malborghetto di Boara e di Argenta. Tale comportamento è dovuto all effetto dell isola di calore 2 che si sviluppa nei centri urbani. La temperatura media annua del 213 calcolata presso la stazione urbana di via Paradiso è stata di circa 14.3 C contro i circa 13.7 C di Malborghetto di Boara e Argenta. 2.2. Intensità e direzione del vento Comune di Ferrara Media mensile dell intensità del vento a 1m Anni 21-213 dati Calmet Comune di Ferrara Media mensile dell intensità del vento a 1m Anni 21-213 Stazione Urbana di Ferrara 4. 21 211 212 213 4. 21 211 212 213 3.5 3.5 3. 3. 2.5 2.5 m/s 2. m/s 2. 1.5 1.5 1. 1..5.5. gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic mesi. gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic mesi La rappresentazione delle intensità medie mensili del vento per il comune di Ferrara, sia quelle stimate da Calmet nel corso degli ultimi 4 anni che quelle registrate dalla stazione urbana, evidenzia valori molto bassi, pressoché sempre inferiori a 2.5 m/s. 2 Isola di calore: progressivo surriscaldamento della bolla di aria calda che grava in continuazione al di sopra dei centri urbani. La cappa d aria surriscaldata, di non più di 2-3 metri di spessore, costituisce una vera e propria isola più calda rispetto al circostante ambiente rurale. Tale surplus di calore attenua i rigori invernali ma nelle soleggiate e calde giornate estive trasforma le città delle medio-basse latitudini in una sorta di fornace. L isola di calore trae origine dal particolare tessuto urbano, costituito in prevalenza da asfalto, calcestruzzo, mattoni e cemento, ovvero materiali che, rispetto alla copertura vegetale della campagna, assorbono in media il 1% in più di energia solare. Il surplus di calore solare immagazzinato dai manufatti cittadini viene poi riemesso per irraggiamento, ovvero sotto forma di energia nell infrarosso, con conseguente surriscaldamento dell aria che sovrasta la città. All isola di calore dà un rilevante contributo anche il tipico assetto geometrico delle città, con strade relativamente strette rispetto alle dimensioni verticali degli edifici. 7
PROVINCIA DI FERRARA - DATI 213 Come ben noto, il comune di Ferrara non è caratterizzato da una forte intensità dei venti. In particolar modo, l analisi dei dati registrati dalla stazione urbana per l anno 213 evidenzia che si sono verificate solo 2 giornate con velocità media superiore ai 5 m/s, in particolare il 24 marzo e il 15 novembre; solo 52 giorni con velocità media superiore ai 3 m/s; 164 giorni con velocità superiore ai 2 m/s contro 147 giorni (4%) con velocità inferiore o uguale ai 2 m/s (elaborazioni relative ai dati della stazione urbana). Gli episodi lievemente più intensi si sono verificati soprattutto nei mesi di febbraio, marzo e aprile e poi, equamente nei mesi di gennaio, maggio, agosto, e da ottobre a dicembre. Un analisi dettagliata degli eventi meteorologici avvenuti nei periodi sopra menzionati, è riportata nei relativi rapporti redatti da Arpa SIMC3. 3 http://www.arpa.emr.it/documenti_find.asp?annoi=&annof=&parolachiave=sim_rapportoradar&cerca=si&idlivello=64& pag=1 8
PROVINCIA DI FERRARA - DATI 213 Ferrara: Rosa dei venti, anno 213 dati Calmet 3 29 31 35 34 33 32 1 5 2 3 4 4 5 3 6 2 7 28 27 26 25 1 8 9 1 11 24 23 13 22 14 21 15 2 16 19 18 17 3 6 1 16 (knots) Wind speed 1.5 3.1 5.1 8.2 (m/s) 12 Le rose dei venti qui rappresentate sono state realizzate con il modello ADMS-URBAN 4 a partire da dati orari di velocità e direzione del vento. Il modello ADMS usato per l elaborazione della rosa dei venti considera come calme i valori di velocità del vento minori o uguali a.75 m/s. Osservando le rose dei venti, si nota come i venti durante l anno provengano in prevalenza dal quadrante ovest e in prevalenza da nordovest con venti anche maggiormente più intensi, e dal quadrante est con frequenze maggiori le componenti est-nordest. Distinguendo le stagioni, a Ferrara in inverno e in autunno prevalgono i venti da nordovest e da est-nordest, mentre in primavera e in estate predominano i venti provenienti dai quadranti orientali. 4 ADMS URBAN (versione 3.2, sviluppato dalla Cambridge Environmental Research Consultants - UK) è un modello analitico stazionario, eseguibile su PC, della dispersione in atmosfera di sostanze inquinanti rilasciate nelle aree urbane da differenti tipologie di sorgenti (puntuali, lineari, di aree e di volumi). 9
PROVINCIA DI FERRARA - DATI 213 Ferrara: Rosa dei venti, stagioni anno 213 dati Calmet Inverno: gennaio, febbraio, marzo Primavera: aprile, maggio, giugno 29 28 3 35 1 34 2 2 33 3 32 4 15 31 5 1 5 6 7 8 29 28 3 35 1 34 2 2 33 3 32 4 15 31 5 1 5 6 7 8 27 9 27 9 26 1 26 1 25 11 25 11 24 23 13 22 14 21 15 2 16 19 18 17 3 6 1 16 (knots) Wind speed 1.5 3.1 5.1 8.2 (m/s) Estate: luglio, agosto, settembre 12 24 23 13 22 14 21 15 2 16 19 18 17 3 6 1 16 (knots) Wind speed 1.5 3.1 5.1 8.2 (m/s) 12 Autunno: ottobre, novembre, dicembre 29 28 3 35 1 34 2 2 33 3 32 4 15 31 5 1 5 6 7 8 28 3 29 35 1 34 2 2 33 3 32 4 15 31 5 1 5 6 7 8 27 9 27 9 26 1 26 1 25 11 25 11 24 23 13 22 14 21 15 2 16 19 18 17 3 6 1 16 (knots) Wind speed 1.5 3.1 5.1 8.2 (m/s) 12 24 23 13 22 14 21 15 2 16 19 18 17 3 6 1 16 (knots) Wind speed 1.5 3.1 5.1 8.2 (m/s) 12 1
PROVINCIA DI FERRARA - DATI 213 3.3. Altezza di rimescolamento Nei mesi invernali lo strato di rimescolamento presenta i valori più bassi dell anno, causa il modesto irraggiamento solare, l alta umidità relativa, la presenza di nebbie e la bassa temperatura. La riduzione dello strato di rimescolamento è uno stato che favorisce alte concentrazioni d'inquinanti. Inversamente, nel periodo estivo, le alte temperature diurne e l irraggiamento solare favoriscono l aumento dello strato di rimescolamento e quindi, in casi di tempo stabile, si ha una maggiore diluizione degli inquinanti rispetto ad altri periodi dell anno. Media mensile dell altezza di rimescolamento, comune di Ferrara dati Calmet, anni 21-213 12 21 211 212 213 1 8 metri 6 4 2 gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic mesi Di seguito si riportano il giorno tipo annuale dell andamento nelle 24 ore dell altezza di rimescolamento (Hmix) a confronto con i giorni tipo calcolati per le due stagioni di riferimento: inverno ed estate. 11
PROVINCIA DI FERRARA - DATI 213 Quando lo strato di rimescolamento si riduce a zero si ha l inversione termica al suolo, situazione nella quale gli inquinanti primari non possono diffondere nell atmosfera e, quindi, persistono al suolo in concentrazioni elevate. A partire dalla primavera si assiste ad un aumento del ricambio d aria che evolve in una situazione estiva, dove si raggiungono valori di hmix superiori ai 2 m grazie all accentuarsi dei moti convettivi causati dalle più alte temperature. A partire dall autunno la situazione comincia a peggiorare poiché hmix media scende al di sotto dei 14-12 m, generando condizioni favorevoli al ristagno di inquinanti e in inverno le altezze di rimescolamento tipiche sono molto al di sotto degli 8 1 m. 22 Ferrara: Hmix - giorno tipo anno 213 2 18 16 14 metri 12 1 8 6 4 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22 23 24 ore metri 22 2 18 16 14 12 1 8 6 4 2 Ferrara: Hmix - giorno tipo periodo dicembre, gennaio, febbraio - 213 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22 23 24 ore metri 22 2 18 16 14 12 1 8 6 4 2 Ferrara: Hmix - giorno tipo periodo giugno, luglio, agosto - 213 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22 23 24 ore 12
PROVINCIA DI FERRARA - DATI 213 3.4. Classi di Stabilità Di seguito si riportano le frequenze delle classi di stabilità stimate da Calmet per il comune di Ferrara per i 12 mesi dell anno 213. % Ferrara: Classi di Stabilita - Frequenze mensili, anno 213 1% 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% % gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic Classe F+G 28 225 181 194 212 239 261 279 38 238 257 316 Classe E 75 5 39 48 35 14 11 2 23 52 64 39 Classe D 391 258 392 266 21 18 63 73 99 323 25 27 Classe C 55 18 78 16 142 13 134 138 116 95 116 87 Classe B 15 31 51 13 12 176 211 214 166 34 33 32 Classe A 3 3 25 53 64 2 8 2 La percentuale relativa al numero di casi di ogni singola classe di stabilità è stata calcolata sul numero totale dei dati validi per l anno corrente. Dai grafici si osserva la distribuzione in termini percentuali delle classi nei vari mesi: la classe D (neutralità) è quella prevalente nel periodo autunno-inverno, mentre le classi F+G (forte stabilità) sono comunque sempre fortemente presenti in tutti i mesi. La classe A è presente solo nel periodo estivo ed è più frequente nei mesi di giugno e luglio, mentre la classe B si estende ai mesi da aprile a settembre. La classe C è distribuita abbastanza omogeneamente in tutti i mesi dell anno. Come si evince dalla tabella sottostante, nel 213, si è verificato un incremento del numero di casi di classe D ed in particolare nei mesi di gennaio, marzo e ottobre, a scapito delle classe B e C. 13
PROVINCIA DI FERRARA - DATI 213 Percentuali Classi di stabilità Comune di Ferrara Anno % Classe % Classe % Classe % Classe % Classe % Classe A B C D E F+G 23 4% 15% 14% 26% 5% 35% 24 3% 14% 16% 29% 4% 34% 25 2% 14% 16% 28% 5% 36% 26 4% 16% 16% 22% 4% 38% 27 2% 15% 16% 25% 4% 38% 28 2% 14% 16% 28% 5% 35% 29 2% 14% 15% 31% 4% 34% 21 2% 13% 16% 31% 5% 33% 211 2% 16% 17% 24% 4% 37% 212 3% 15% 17% 25% 4% 36% 213 2% 14% 15% 31% 5% 33% Dal seguente grafico, relativo alla frequenza percentuale delle classi di stabilità atmosferica nelle 24 ore del giorno-tipo calcolato sull intero anno, si osserva la presenza della classe F+G nelle prime ore della giornata, dalle ore 1 sino alle ore 7, e nelle ore della sera, dalle 17 in poi. Ferrara: Giorno tipo della distribuzione delle classi di stabilità, anno 212 1% Classi di Stabilita: Frequenze giorno tipo, anno 213 9% 8% 7% 6% % 5% 4% 3% 2% 1% % 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22 23 24 Classe F+G 256 263 252 264 151 6 32 16 68 17 176 256 246 261 252 258 Classe E 42 35 41 42 33 16 9 1 15 2 37 35 39 35 36 34 Classe D 67 67 72 59 83 141 14 152 15 138 123 131 126 136 149 146 153 185 112 74 8 69 77 73 Classe C 98 14 97 98 79 77 72 68 74 78 16 159 12 53 4 Classe B 44 87 11 132 147 111 18 122 146 19 43 27 Classe A 5 4 3 59 58 43 5 1 Il numero di casi della classe F+G e la sua distribuzione nei due periodi della giornata sopra descritti cambia a seconda della stagione. Se si osservano le elaborazioni del giorno tipo invernale ed estivo si nota che in inverno, a causa delle temperature più basse che contribuiscono al mantenimento della condizione di inversione termica, la classe F+G risulta presente per un 14
PROVINCIA DI FERRARA - DATI 213 numero maggiore di ore, mentre in estate, grazie a temperature più elevate che dissolvono prima il fenomeno di inversione termica venuto a crearsi durante la notte, la classe F+G rimane vincolata alle primissime ore della giornata e scompare a partire dalle 5 del mattino, mentre la sera comincia a insediarsi a partire da un ora più tarda (dalle 2 circa). L analisi degli andamenti nelle due stagioni permette inoltre di evidenziare la maggiore presenza della classe D nelle giornate invernali, mentre in estate la classe A è specifica delle ore più soleggiate e calde (ore 11-13). % 1% 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% % Classi di Stabilità: Frequenze giorno tipo, periodo dicembre, gennaio, febbraio, 213 Classe F+G 58 54 48 51 49 34 28 16 38 47 57 57 52 55 51 54 Classe E 14 13 14 14 14 1 9 1 7 6 1 1 11 9 1 12 Classe D 18 23 28 25 27 46 46 63 61 53 5 52 47 48 53 52 38 37 23 23 27 26 29 24 Classe C 7 27 25 28 25 21 25 31 33 21 7 Classe B 4 9 15 17 18 11 4 Classe A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22 23 24 % 1% 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% % Classi di Stabilità: Frequenze giorno tipo, periodo giugno, luglio, agosto, anno 213 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2 21 22 23 24 Classe F+G 81 85 85 85 6 22 85 81 84 83 82 Classe E 6 5 5 5 1 1 4 7 4 3 4 Classe D 5 2 2 2 17 15 8 7 8 7 6 5 4 12 11 9 15 54 32 3 4 4 6 6 Classe C 68 39 25 14 8 11 8 1 9 8 13 61 53 38 37 Classe B 38 59 66 75 74 31 3 44 7 68 22 24 Classe A 5 1 47 47 35 2 3.5. Precipitazioni L analisi dei dati registrati presso la stazione urbana di Ferrara ha evidenziato per l anno 213 un totale annuo di precipitazioni pari a 711 mm, tenendo conto che solo per 9 giorni/anno (5 in maggio e 4 in ottobre) la stazione non ha fornito il dato per problemi strumentali. Per una valutazione più completa si riportano nel grafico che segue le precipitazioni cumulate5. mensili della stazione urbana di Ferrara a confronto con quelle delle stazioni di Malborghetto e Pontelagoscuro. 5 Per un approfondimento sulle precipitazioni si rimanda al sito http://www.arpa.emr.it/sim/?idrologia/annali_idrologici in cui sono reperibili gli annali idrologici contenenti misure e osservazioni a livello di bacino della Regione Emilia Romagna. 15
PROVINCIA DI FERRARA - DATI 213 Andamento delle precipitazioni cumulate mensili (mm) in tre siti di misura 14 12 Pontelagoscuro Malborghetto Ferrara-Urbana precipitazione cumulata (mm) 1 8 6 4 2 gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic mesi Dal grafico risulta evidente come le precipitazioni si siano maggiormente concentrate a partire dal mese di gennaio sino a raggiungere un culmine a marzo con una precipitazione cumulata mensile di oltre 1 mm, nei mesi primaverili di aprile e maggio, nei mesi autunnali di ottobre e novembre e infine nel mese di agosto. Di seguito si riporta la precipitazione cumulata annuale a partire dal 25; si ricorda che negli anni 211 e 212 ci sono stati giorni in cui la stazione urbana non ha fornito nessun dato (in particolare dal 25 ottobre al 2 novembre 211, dal 3 gennaio al 24 febbraio 212 la stazione non ha fornito nessun dato in quanto, questo periodo è stato caratterizzato da intense precipitazioni nevose e dal 31 ottobre al 5 novembre 212 per cause tecniche). A differenza degli ultimi 2 anni in cui si è registrato un aumento delle condizioni di siccità, il 213 è stato un anno molto piovoso, con un totale anno di precipitazione superiore ai 7 mm. 16
PROVINCIA DI FERRARA - DATI 213 Trend precipitazioni totali annue (mm) Ferrara 1 mm 9 8 7 6 5 4 3 2 1 25 26 27 28 29 21 211 212 213 precipitazione Tot/anno (mm) 666 439 39 689 59 813 353 47 711 L analisi dell andamento mensile delle precipitazioni dell anno 213 a confronto con gli ultimi anni, evidenzia un forte incremento delle precipitazioni nei mesi invernali di gennaio e febbraio, nei mesi primaverili di marzo e aprile, nel mese di agosto, nei mesi autunnali di ottobre e novembre. Precipitazione cumulata mensile - stazione urbana di Ferrara, anno 213 precipitazione cumulata (mm), staz.urbana FE 2 18 16 14 12 1 8 6 4 2 28 29 21 211 212 213 gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic mesi 17
PROVINCIA DI FERRARA - DATI 213 Nei mesi da gennaio a marzo si è avuta un precipitazione cumulata di oltre 26 mm, di cui 12 solo nel mese di marzo. Il mese di dicembre, seguito da giugno e luglio, sono stati i mesi meno piovosi dell anno. Rispetto al 212 caratterizzato da un estate estremamente siccitosa, il 213 ha registrato un estate con un precipitazione cumulata per i mesi da giugno ad agosto superiore a 9 mm. Complessivamente nel 213 si sono registrati 42 giornate con precipitazione cumulata superiore ai 5 mm 6 contro le 25 giornate del 212 e del 211, i 53 giorni dell anno 21, i 36 del 29 e i 43 del 28. Le giornate con precipitazioni cumulate superiori ai 1 mm 7 sono state 23, concentrate prevalentemente nei mesi di gennaio, febbraio, marzo, ottobre. Si fa osservare che nella giornata del 22 aprile sono piovuti circa 4 mm di pioggia 8. Di seguito, relativamente alla stazione urbana di Ferrara, si riportano i grafici degli andamenti annuali dei seguenti parametri: precipitazione cumulata giornaliera (mm), intensità media giornaliera del vento (m/s), temperatura massima giornaliera ( C), altezza di rimescolamento massima giornaliera (m) calcolata a partire dai dati orari di altezza di rimescolamento ottenuti da Calmet. Nel grafico sono riportate le temperature massime giornaliere superiori ai 3. Si sottolinea che l analisi della temperatura massima giornaliera è significativa solo nei mesi più caldi; al riguardo si osservano picchi superiori ai 3 C nei mesi estivi da giugno ad agosto e nel mese di settembre. Si nota che in corrispondenza di giornate interessate da elevate temperature massime si registrano elevati valori di altezza di rimescolamento massimo (tra i 15 e i 25 m) e assenza di precipitazioni (ad esclusione della giornata del 19 agosto). Per quanto riguarda il parametro vento, si osservano condizioni di scarsa intensità del vento, con valori di velocità media giornaliera sempre inferiori ai 5 m/s: si registrano solo 2 giornate con velocità medie superiori ai 5 m/s (24 marzo e 15 novembre). Dai grafici si nota anche la riduzione dell altezza di rimescolamento che si registra nei mesi invernali. 6 Alcune indagini, ancora preliminari, suggeriscono che le precipitazioni inizino ad operare una qualche rimozione degli inquinanti atmosferici al di sopra dei 5 mm al giorno. Tale rimozione dipende però fortemente sia dal tipo di inquinante che dalla intensità del fenomeno meteorologico (pioggia prolungata o meno, intensa o meno). Le precipitazioni superiori ai 5 mm al giorno si possono quindi considerare di una qualche efficacia nella rimozione degli inquinanti atmosferici. 7 Le precipitazioni superiori ai 1 mm al giorno sono da associarsi a fenomeni temporaleschi e di perturbazioni atmosferiche a larga scala che possono avere efficacia certa nella rimozione degli inquinanti atmosferici. 8 Un analisi dettagliata degli eventi meteorologici avvenuti in particolari periodi dell anno, è riportata nei relativi rapporti redatti da Arpa SIMCweb: http://www.arpa.emr.it/documenti_find.asp?parolachiave=sim_rapportoradar&cerca=si&idlivello=64 18
PROVINCIA DI FERRARA - DATI 213 Precipitazione cumulata giornaliera, vento medio, altezza di rimescolamento massima e temperatura massima giornaliera di Ferrara, anno 213 4 temperatura massima giornaliera ( C) hmix massima giornaliera pioggia cumulata giornaliera (mm) vento medio (m/s) 2 pioggia cumulata giornaliera (mm) - vento medio (m/s) 35 3 25 2 15 1 5 18 16 14 12 1 8 6 4 2 h mix massima giornaliera (m) 1-gen 8-gen 15-gen 22-gen 29-gen 5-feb 12-feb 19-feb 26-feb 5-mar 12-mar 19-mar 26-mar 4 temperatura massima giornaliera ( C) hmix massima giornaliera pioggia cumulata giornaliera (mm) vento medio (m/s) 2 35 3 25 2 15 1 5 1-apr 8-apr 15-apr 22-apr 29-apr 6-mag 13-mag 2-mag pioggia cumulata giornaliera (mm) - vento medio (m/s) 27-mag 18 16 14 12 1 8 6 4 2 h mix massima giornaliera (m) 19
PROVINCIA DI FERRARA - DATI 213 4 temperatura massima giornaliera ( C) hmix massima giornaliera pioggia cumulata giornaliera (mm) vento medio (m/s) 2 pioggia cumulata giornaliera (mm) - vento medio (m/s) 35 3 25 2 15 1 5 18 16 14 12 1 8 6 4 2 h mix massima giornaliera (m) 1-giu 8-giu 15-giu 22-giu 29-giu 6-lug 13-lug 2-lug 27-lug 4 temperatura massima giornaliera ( C) hmix massima giornaliera pioggia cumulata giornaliera (mm) vento medio (m/s) 2 35 3 25 2 15 1 5 1-ago 8-ago 15-ago 22-ago 29-ago 5-set 12-set 19-set pioggia cumulata giornaliera (mm) - vento medio (m/s) 26-set 18 16 14 12 1 8 6 4 2 h mix massima giornaliera (m) 2
PROVINCIA DI FERRARA - DATI 213 4 temperatura massima giornaliera ( C) hmix massima giornaliera pioggia cumulata giornaliera (mm) vento medio (m/s) 2 35 3 25 2 15 1 5 1-ott 8-ott 15-ott 22-ott 29-ott 5-nov 12-nov 19-nov 26-nov 3-dic 1-dic 17-dic 24-dic pioggia cumulata giornaliera (mm) - vento medio (m/s) 18 16 14 12 1 8 6 4 2 h mix massima giornaliera (m) 4. Confronto PM1 e METEO Nei grafici seguenti, relativi ai 4 trimestri dell anno 213, sono riportati gli andamenti giornalieri del PM1 misurati a Corso Isonzo e a Cassana, confrontati con due grandezze meteo potenzialmente influenti sulla concentrazione dell inquinante: precipitazioni e ventosità. La ventosità, come già detto in precedenza è stata bassa in tutti i mesi, mentre le precipitazioni si sono concentrate nei mesi da gennaio a maggio, agosto, ottobre e novembre con valori di precipitazione cumulata giornaliera superiori ai 1 mm. L effetto di dilavamento della pioggia si osserva in particolare nelle giornate dal 13 al 16 gennaio, il 2 e il 21 febbraio, nei giorni 6 e successivi sino al 1 marzo, il 18, il 24, 25 e il 3 marzo, nella giornata del 22 aprile in cui sono piovuti ben 4 mm di pioggia, il 14 agosto, il 29 settembre, il 6,7 e 24 ottobre, il 15 novembre. 21
PROVINCIA DI FERRARA - DATI 213 2 18 16 14 PM1 a confronto con precipitazione cumulata giornaliera e vento medio Ferrara, anno 213 pioggia PM1-Cassana PM1-C.Isonzo velocità vento 3.2 14 12 1 mm pioggia-vel.vento m/s 12 1 8 8 6 PM1 - microg/m3 6 4 4 2 2 mm pioggia_vel.vento m/s 1-gen 8-gen 15-gen 22-gen 29-gen 5-feb 12-feb 19-feb 26-feb 5-mar 12-mar 19-mar 26-mar 2 18 16 14 12 1 8 6 4 2 pioggia PM1-Cassana PM1-C.Isonzo velocità vento 4 1-apr 8-apr 15-apr 22-apr 29-apr 6-mag 13-mag 2-mag 27-mag 3-giu 1-giu 17-giu 24-giu 14 12 1 8 6 4 2 PM1 - microg/m3 22
PROVINCIA DI FERRARA - DATI 213 mm pioggia-vel.vento m/s 2 18 16 14 12 1 8 6 4 2 pioggia PM1-Cassana PM1-C.Isonzo velocità vento 21.8 14 12 1 8 6 4 2 PM1 - microg/m3 2-lug 9-lug 16-lug 23-lug 3-lug 6-ago 13-ago 2-ago 27-ago 3-set 1-set 17-set 24-set 1-ott 2 18 3.4 24.4 pioggia PM1-Cassana PM1-C.Isonzo velocità vento 24.2 25 12 16 1 14 12 1 8 6 4 2 2-ott 9-ott 16-ott 23-ott 3-ott 6-nov 13-nov 2-nov 27-nov 4-dic 11-dic mm pioggia-vel.vento m/s 18-dic 25-dic 8 6 4 2 PM1 - microg/m3 23
PROVINCIA DI FERRARA - DATI 213 5. GIORNI CRITICI Di seguito sono riportati alcuni dati meteorologici utili a valutare il numero di giorni critici, ovvero favorevoli all accumulo per PM1 e alla formazione di Ozono, per ogni mese dell anno per la città urbana di Ferrara. Per giornate favorevoli all accumulo di PM1 si intendono quei giorni in cui l indebolirsi della turbolenza nei bassi strati dell atmosfera determina condizioni di stagnazione. Segnatamente si tratta di giorni in cui si verificano contemporaneamente due condizioni: l indice di ventilazione (definito come il prodotto fra altezza media dello strato rimescolato e intensità media del vento) è inferiore a 8 m 2 /s; le precipitazioni sono assenti (<.3 mm). L indice è stato messo a punto dal SIMC Servizio Idro-Meteo-Clima di ARPA, che ha selezionato le soglie applicando il metodo statistico degli alberi di classificazione, calibrato con i valori di PM1 misurati. Si noti che l indicatore non tiene conto della direzione del vento e potrebbe perciò rivelarsi poco significativo sulla fascia costiera o in presenza di fonti emissive puntuali, condizioni in cui la direzione del vento incide particolarmente sull accumulo o la dispersione degli inquinanti. Numero di giorni favorevoli all accumulo di PM1 - confronto 213 con anni precedenti - Ferrara 3 24-212 (Min, Media, Max) 213 25 Num.giorni favorevoli all'accumulo di PM1 2 15 1 5 gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic 24
PROVINCIA DI FERRARA - DATI 213 Per l anno 213, solo per i mesi di aprile e dicembre si sono registrati un numero di giorni favorevoli all accumulo delle polveri superiore al numero di giorni medio calcolato sugli ultimi 9 anni. Dai grafici del numero dei superamenti mensili e delle medie di PM1 mensili calcolate per la stazione di Corso Isonzo, si osserva che per il 213, il mese di dicembre, ha registrato in assoluto il maggior numero di superamenti e la media più elevata. Valori di concentrazione di PM1 superiore ai 7 microg/m3 (e comunque inferiori al max rilevato nell anno pari 92 microg/m3 nella giornata del 6 gennaio 213) si sono verificati prevalentemente nel mese di dicembre, cui fa seguito il mese di gennaio. PM1 - Corso Isonzo Num. superamenti valore limite giornaliero 5 g/m 3 Concentrazioni medie mensili in g/m 3 25 8 N.superamenti PM1 del limite 5 microg/m3 2 15 1 5 Conrso Isonzo - PM1 in microg/m3 7 6 5 4 3 2 1 gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic 21 18 9 11 5 4 12 21 55 47 46 28 22 22 25 21 23 36 32 48 211 11 16 3 1 7 14 2 211 46 64 36 31 23 21 19 25 32 35 51 63 212 18 19 7 8 13 12 212 53 62 44 2 2 23 24 23 25 35 46 47 213 13 8 3 6 5 16 213 48 47 28 23 2 2 23 21 22 36 32 51 Nel 213 il numero di giorni critici per l accumulo di PM1 è risultato pari a 13, in calo rispetto agli ultimi 2 anni. Tale decremento è inoltre confermato dalla riduzione del numero dei superamenti del valore limite di 5 g/m 3 : a Corso Isonzo il numero di superamenti registrato per il 213 è stato pari a 51, valore minimo di superamenti registrati negli ultimi 8 anni. Numero giorni critici per l accumulo di PM1 per anno - Ferrara 24 25 26 27 28 29 21 211 212 213 Totale n.gg.critici - PM1 per anno 124 118 155 123 116 96 17 129 113 13 PM1 - Corso Isonzo - Numero di superamenti del valore limite giornaliero di 5 g/m 3 per anno Totale n.superamenti PM1 Corso Isonzo per anno 25 26 27 28 29 21 211 212 213 74 85 97 74 66 59 72 77 51 25
PROVINCIA DI FERRARA - DATI 213 Anche per il periodo estivo è stato messo a punto un indicatore: si intendono favorevoli alla formazione di ozono" le giornate in cui la temperatura massima è maggiore di 29 C; i mesi estivi di giugno, luglio e agosto sono da considerarsi mesi critici per l inquinante in esame in quanto caratterizzati da una radiazione solare globale più intensa, da un numero maggiore di ore di insolazione diurna e da temperature elevate. Si tratta di un indicatore molto semplice, anch esso elaborato dal Servizio Idro Meteo Clima di ARPA, che non esaurisce certo la complessità delle interazioni tra meteorologia, chimica e trasporto dell ozono, ma che si pone l obiettivo di valutare la criticità del semestre estivo dal punto di vista meteorologico rispetto alla formazione di ozono nei bassi strati dell atmosfera. Il mese estivo di luglio 213 è stato decisamente più favorevole alla formazione di ozono rispetto alla media degli ultimi 9 anni. Anche il mese di settembre 213 ha registrato un numero di giorni critici lievemente superiore alla media 24-212. Tale situazione trova riscontro nel numero dei superamenti del valore obiettivo per la salute umana (12 g/nm 3 ) registrati in particolare nel mese di luglio, nelle varie postazioni della Rete di Monitoraggio della Qualità dell aria della Provincia di Ferrara. Numero di giorni favorevoli alla formazione di ozono - confronto 213 con anni precedenti - Ferrara 35 24-212 (Min, Media, Max) 213 3 Num.giorni favorevoli alla formazione di Ozono 25 2 15 1 5 gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic 26
PROVINCIA DI FERRARA - DATI 213 O3 - Numero di superamenti del valore obiettivo per la salute umana (12 g/nm 3 ) per mese, anno 213 25 N. superamenti del valore obiettivo per la protezione della salute umana 2 15 1 5 apr mag giu lug ago set Villa Fulvia 1 12 17 12 1 Cento 1 14 21 1 Ostellato 1 9 18 13 2 Gherardi 1 1 13 23 17 4 Il numero di giorni critici per la formazione ozono per l anno 213 è in netta riduzione con quanto si era registrato negli ultimi 2 anni, e trova corrispondenza relativamente al numero totale di superamenti annuali del valore obiettivo per la salute umana (12 g/nm 3 ). Numero giorni critici alla formazione di Ozono per anno - Ferrara Totale n.gg.critici O3 per anno 21 22 23 24 25 26 27 28 29 21 211 212 213 51 43 87 59 43 58 67 79 73 54 77 79 63 O3 - Numero di superamenti del valore obiettivo per la salute umana (12 g/nm 3 ) per anno 27 28 29 21 211 212 213 Villa Fulvia 36 27 69 6 43 Mizzana 16 6 71 37 62 - - Cento 41 88 65 46 Ostellato 68 33 71 58 43 Gherardi 58 35 71 36 63 76 59 27