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Sistema modellistico per la qualità  dell'aria

Il sistema modellistico per la previsione e la ricostruzione near-realyime della qualità  dell'aria utilizza le tecniche più aggiornate per la descrizione delle emissioni, del trasporto e della trasformazione chimica degli inquinanti in atmosfera. Il sistema si pone l'obiettivo di prevedere e ricostruire l'inquinamento a scala regionale ed urbana (con risoluzione spaziale massima di 1 km), a partire dagli inventari delle emissioni locali e dalle previsioni meteorologiche e di qualità  dell'aria disponibili a scala sinottica e nazionale. Utilizzando tecniche modellistiche di nesting delle griglie di calcolo, l'insieme delle simulazioni è realizzato limitando i tempi di esecuzione dei codici numerici, in modo da poter disporre in tempo utile delle previsioni per il giorno in corso ed il giorno seguente.

Il sistema modellistico

Le previsioni e ricostruzioni di qualità  dell'aria sono realizzate dal sistema modellistico costituito dai seguenti moduli, la cui interconnessione è illustrata nella figura sottostante:

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Inquinanti considerati

Il sistema è in grado di effettuare previsioni delle concentrazioni degli inquinanti di maggior interesse, fra i quali: SO2, NO2, CO, PM10, O3 e Benzene.

Domini di calcolo

Il sistema modellistico è applicato simultaneamente alla Regione Lazio e ad un'area che include l'intera area metropolitana di Roma. La tecnica di nesting dei domini di calcolo permette così di descrivere gli effetti delle sorgenti esterne all'area di interesse e i processi dominati da scale spaziali più grandi della scala urbana, come lo smog fotochimico.

Sull'area metropolitana di Roma la risoluzione spaziale considerata è di 1 km, in modo da permettere la descrizione delle principali caratteristiche del territorio e delle aree urbanizzate, senza entrare nella scala di influenza dei canyon stradali. Il dominio regionale è descritto alla risoluzione spaziale di 4 km.
La previsione effettuata si estende su una finestra temporale di 48 ore.
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Trattamento delle emissioni

Le emissioni orarie sono calcolate per mezzo di un processore (EMMA) che consente la disaggregazione spaziale, la modulazione temporale e la speciazione dei VOC per i dati degli inventari relativi a sorgenti puntuali, areali e lineari utilizzando come informazioni di supporto la cartografia numerica della Regione Lazio.
La preparazione dei file emissivi da usare come input al codice FARM è stata realizzata a partire da fonti differenti di dati:

In figura sono illustrate le emissioni totali annue di NOX delle sorgenti diffure su base comunale, delle sorgenti puntuali, ed una rappresentazione dei flussi totali di veicoli sulla rete stradale di roma alle ore 08:00.
Lazio emissioni
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Downscaling e pre-processing meteorologico

I campi meteorologici necessari alla realizzazione della previsione di qualità  dell'aria vengono ricostruiti a partire dalle previsioni meteorologiche rese disponibili dal servizio meteorologico degli Stati Uniti d'America (NCEP). I campi meteorologici distribuiti descrivono la dinamica e la termodinamica dell'atmosfera con una risoluzione spaziale orizzontale di 1 grado e con risoluzione temporale di 3 ore. I campi meteorologici alla mesoscala ed alla scala locale sono quindi ottenuti attraverso l'applicazione del modello meteorologico prognostico non-idrostatico RAMS, che realizza la discesa di scala utilizzando un sistema di 4 griglie di calcolo innestate, aventi risoluzioni orizzontali di 32, 16, 4 e 1 km come si vede nella figura seguente.
I campi meteorlogici previsti da RAMS sono quindi portati sui domini di calcolo del modello di qualità  dell'aria, attraverso l'applicazione del modulo di interfaccia GAP (interpolazione spaziale e calcolo della componente verticale della velocità del vento).
Successivamente, viene utilizzato il processore meteorologico SURFPRO per definire i coefficienti di dispersione e le velocità  di deposizione degli inquinanti.
Lazio Rams Farm Domain
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Modello per la previsione della qualitá dell'aria

Il modello utilizzato per la simulazione della dispersione e delle reazioni chimiche degli inquinanti è il codice FARM, un modello Euleriano tridimensionale di trasporto e chimica atmosferica multifase, configurabile con diversi schemi chimici ed in grado di trattare i particolati. Nel modello sono state implementate tecniche di one-way e two-way nesting. Per la realizzazione delle previsioni di inquinamento atmosferico sulla Regione Lazio e sulla città  di Roma, FARM utilizza il two-way nesting applicato a 2 griglie aventi risoluzioni di 4 e 1 km. Le condizioni iniziali ed al contorno sono costruite a partire dalle previsioni fornite dal sistema QualeAria, che si basa sul sistema modellistico nazionale MINNI.
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