Il sistema modellistico di valutazione e previsione

Negli ultimi anni una delle principali attività svolte da Arpa Piemonte nell'ambito della modellistica di qualità dell'aria è stata incentrata sullo sviluppo e implementazione di un sistema modellistico, basato sull'applicazione dei modelli euleriani di trasporto, dispersione e trasformazione chimica di inquinanti in atmosfera (Chemical Transport Models), in grado di produrre simulazioni ad elevata risoluzione di campi tridimensionali di concentrazione dei principali inquinanti atmosferici su tutto il territorio regionale. In Figura 1 è rappresentata schematicamente l'architettura del sistema, il cui cuore è il modello di qualità dell'aria, il modello euleriano di chimica e trasporto FARM. Il modello FARM, sviluppato dalla società Arianet con la quale Arpa collabora nelle attività legate alla modellistica di qualità dell'aria, tratta tutti gli inquinanti atmosferici normati (O₃, NO₂, NOx, PM₁₀, PM_2.5, CO, SO₂, benzene), implementa meccanismi chimici di varia complessità per il trattamento della fotochimica e del particolato, è in grado di lavorare su domini ad orografia complessa in modalità multiscala, con più griglie innestate di differenti risoluzioni, tratta la chimica in fase acquosa ed eterogenea, oltre ai processi di deposizione secca ed umida.

Il sistema modellistico utilizza in ingresso molteplici dataset che componenti specifiche elaborano in modo da produrre, sui domini di simulazione, tutti i dati in ingresso necessari al modello di qualità dell'aria. In sintesi i principali elementi che compongono il sistema, schematizzati in Figura 1, possono essere riassunti in:

• un modulo territoriale che, a partire dalle basi dati territoriali (orografia, uso del suolo, cartografia tematica), costruisce i campi dei parametri geofisici territoriali sui domini di simulazione;
• un modulo di interfaccia meteorologico che, a partire dai dati meteorologici di ingresso (osservazioni al suolo e in quota e/o campi tridimensionali, previsti o analizzati, di modelli meteorologici a mesoscala), costruisce, sui domini di simulazione, i campi meteorologici tridimensionali e bidimensionali di turbolenza utilizzati dal modello di qualità dell'aria;
• un modulo delle emissioni che, a partire dagli inventari delle emissioni disponibili sui domini di simulazione, costruisce i campi bidimensionali orari dei ratei di emissione per tutte le specie chimiche trattate dal modello di qualità dell'aria;
• il modulo per le condizioni iniziali e al contorno che, a partire dai campi tridimensionali di concentrazione di un modello di qualità dell'aria a mesoscala e/o dai dati chimici osservati, prepara i campi di condizioni iniziali e al contorno sui domini di simulazione;
• un modulo di post-elaborazione che elabora i campi tridimensionali di concentrazione per produrre campi aggregati di indicatori, secondo quanto richiesto dalla normativa comunitaria e nazionale e calcola, mediante opportuni algoritmi di mediazione, i valori di concentrazione sui singoli comuni piemontesi e l'indice di qualità dell'aria previsto sull'area metropolitana torinese;
• un modulo di analisi che, per gli inquinanti a maggiore criticità, assimila i dati osservati di qualità dell'aria all'interno dei campi simulati dal sistema modellistico, ai fini di ridurre al minimo l'errore di simulazione ed ottenere la migliore stima possibile della qualità dell'aria sul territorio regionale, utilizzando tutte le informazioni disponibili.

Il sistema modellistico di valutazione e previsione è attualmente operativo in due differenti configurazioni, la versione diagnostica per le valutazioni di lungo periodo utilizzata a partire dall'anno 2005 e la versione prognostica, implementata sperimentalmente nel 2006 e resa operativa dal 2007, in grado di produrre le previsioni di qualità dell'aria per il giorno di emissione ed i due giorni successivi.

versione PROGNOSTICA

versione DIAGNOSTICA