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Produzione e Validazione dei campi Meteorologici nell’ambito del progetto MINNI

Produzione e Validazione dei campi Meteorologici nell’ambito del progetto MINNI. Lina Vitali , Massimo D’Isidoro ENEA- UTVALAMB-AIR Incontro ENEA – LaMMA Bologna, 27 settembre 2012. Il Progetto MINNI. La catena Modellistica.

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Produzione e Validazione dei campi Meteorologici nell’ambito del progetto MINNI

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Presentation Transcript

  1. Produzione e Validazione dei campi Meteorologici nell’ambito del progetto MINNI Lina Vitali , Massimo D’Isidoro ENEA- UTVALAMB-AIR Incontro ENEA – LaMMA Bologna, 27 settembre 2012

  2. Il Progetto MINNI La catena Modellistica http://www.minni.org/ Inventari (ISPRA ed EMEP) Campi ECMWF Dati Locali Info spaziali e temporali RAMS, LAPS Sottosistema METEO Emission Manager Meteo Sottosistema EMISSIVO SURFPRO Parametri di turbolenza Emissioni Matrici di Trasferimento FARM Campi EMEP IC e BC Sottosistema CHIMICO-FISICO GAINS Concentrazioni e Deposizioni

  3. Il Progetto MINNI http://www.minni.org/ Domini Approccio Modellistico per la Meteorologia 1999, 2005 20km : RAMS (nudging) 4km : LAPS 2003, 2007 20 km : RAMS (nudging) 4km : RAMS (nudging)

  4. Campi Meteorologici nell’ambito del Progetto MINNI Simulazioni Meteo sul Dominio Nazionale a 20x20 km2 di risoluzione RAMS(Colorado State University) RegionalAtmosphericModeling System ModelloPrognostico non idrostatico RAMS SimulationsDetails Initialisation: ECMWF Analyses, Synopobservations Radiation:Chen and Cotton (1983) long/shortwavemodel – cloudprocessesconsideringall condensate asliquid Convection: ModifiedKuoschemeactivated (Tremback,1990) Soil/Surface: LEAF-2, Land Ecosystem–Atmosphere Feedback model (Walko et al, 2000) Turbulence: Mellor & Yamadalevel 2.5 (Mellor and Yamada,1982) Microphysics: Bulk microphysicsparameterization (cloud water, rain, pristine ice, snow, aggregates, graupel, and hail, or certain subsets of these; Walko et al ,1995) 4DDA: Nudging on pre-analysedfields Archiving: Fieldsarchived on houlybasis.

  5. Campi Meteorologici nell’ambito del Progetto MINNI Simulazioni Meteo sul Dominio Nazionale a 20x20 km2 di risoluzione RAMS(Colorado State University) RegionalAtmosphericModeling System ModelloPrognostico non idrostatico Le condizioni iniziali e al contorno sono state ottenute a partire dai campi di analisi meteorologica dell’ECMWF  (European Centre For Medium-Range Weather Forecast).  Le simulazioni sono state effettuate in modalità di nudging. Si sono utilizzate a tal fine le osservazioni della rete WMO (World Meteorological Organization) di tipo SYNOP e METAR disponibili attraverso gli archivi ECMWF. Le simulazioni sono state re-inizializzate ogni sette (o dieci) giorni in modo da rimuovere eventuali derive dei campi calcolati rispetto alle analisi di grande scala e alle osservazioni locali. Two-way nesting.

  6. Campi Meteorologici nell’ambito del Progetto MINNI Simulazioni Meteo sui 5 sotto-domini a 4x4 km2 di risoluzione – 1999 e 2005 LAPS (LocalAnalysis and PredictionSystem) Modello Diagnostico

  7. Campi Meteorologici nell’ambito del Progetto MINNI Simulazioni Meteo sui 5 sotto-domini a 4x4 km2 di risoluzione – 1999 e 2005

  8. Campi Meteorologici nell’ambito del Progetto MINNI Simulazioni Meteo sui 5 sotto-domini a 4x4 km2 di risoluzione – 1999 e 2005 • Controllo di Qualità dei Dati Acquisiti in LAPS • il check climatologico • esclude dati che escono da range tipici di variabilità • il check della deviazione standard • controlla che la differenza tra il valore attuale e quello del timestep precedente non si discosti troppo (un certo numero di deviazioni standard) dalla media di tale differenza su tutte le stazioni • il background check • controlla che il valore osservato non si discosti troppo dal background. • filtro di Kalman • E' stato sviluppato da noi un software di pre-processingdei dati per garantire la continuità dei dati e il controllo degli spikes. • LAPS consente anche di compilare files di Blacklist per escludere dall'analisi una o più stazioni per una o più variabili.

  9. Campi Meteorologici nell’ambito del Progetto MINNI Simulazioni Meteo sui 5 sotto-domini a 4x4 km2 di risoluzione – 2003 e 2007 Per gli anni meteorologici 2003 e 2007 anche i campi ad alta risoluzione sulle 5 macroregioni sono stati calcolati con l’approccio prognostico, utilizzando il modello RAMS e seguendo lo stesso approccio adottato sul dominio nazionale. 

  10. Validazione dei campi Meteorologici nell’ambito del Progetto MINNI • Confronto, per le principali variabili meteorologiche, con gli indicatori annuali e mensili prodotti da ISPRA nell’ambito del sistema SCIA (http://www.scia.sinanet.apat.it). Attività di Validazione dei Campi Meteorologici 2005 • Confrontosucinquesiti (uno per ciascunamacroregione) con datidaradiosondaggio. • Confrontostatisticosullamacroregione del Nord Italia, effettuatonell’ambito del progetto POMI (Po-Valley ModellingIntercomparison Exercise ). • Confronti con i dati meteorologici forniti da alcune Regioni (attualmente Piemonte, Lombardia, Veneto,Friuli Venezia Giulia, Emilia Romagna). Confronti orari su ciascuna stazione. • (già a disposizione i dati anche per il 2003 e il 2007)

  11. Confronto con dati da Radiosondaggio Attività di Validazione dei Campi Meteorologici 2005 Confrontosucinquesiti (uno per ciascunamacroregione) con datidaradiosondaggio. (Vitali et al. Poster presentation at the European Geosciences Union (EGU) General Assembly 2008. Vienna, 13 – 18 April 2008). Bias medi di T (sopra) ed RH (sotto) calcolati per RAMS (nero) e LAPS (rosso) sui 5 siti considerati. I Bias sono calcolati per ogni mese e a 4 diverse ore della giornata 00, 06, 12, 18.

  12. Confronto con dati da Radiosondaggio Attività di Validazione dei Campi Meteorologici 2005 Confrontosucinquesiti (uno per ciascunamacroregione) con datidaradiosondaggio. (Vitali et al. Poster presentation at the European Geosciences Union (EGU) General Assembly 2008. Vienna, 13 – 18 April 2008). Numero di inversioni di temperatura (annuali e stagionali)

  13. Confronti nell’ambito del progetto Pomi Attività di Validazione dei Campi Meteorologici 2005 Confrontostatisticosullamacroregione del Nord Italia, effettuatonell’ambito del progettoPOMI (Po-Valley ModellingIntercomparison Exercise, Thunis et al., 2009) Meetings Ispra (03/2008) <--Kick-off meeting Brescia (02/2009) Ispra (09/2009) Ispra (25/11/2010) <--Final meeting

  14. Confronti nell’ambito del progetto Pomi

  15. Confronti nell’ambito del progetto Pomi

  16. Confronti nell’ambito del progetto Pomi Temperatura a 2 m Umidità relativa a 2 m Intensità del vento a 10 m

  17. Confronti nell’ambito del progetto Pomi Attività di Validazione dei Campi Meteorologici 2005

  18. Confronti nell’ambito del progetto Pomi Attività di Validazione dei Campi Meteorologici 2005 Intensità del vento a 2 m Temperatura a 2 m Umidità Relativa a 2 m (analisi aggiunta dopo EMS)

  19. Confronto con dati meteorologici forniti dal alcune Regioni Attività di Validazione dei Campi Meteorologici 2005 • Confronti con i dati meteorologici forniti da alcune Regioni (attualmente Piemonte, Lombardia, Veneto,Friuli Venezia Giulia, Emilia Romagna). • Confronti orari su ciascuna stazione. • Un esempio: confronti sui dati della Regione Friuli Venezia Giulia • (Vitali et al. Poster presentation at the 13th International Conference on Harmonisation within Atmospheric Dispersion Modelling for Regulatory Purposes. Paris, June 2010). IOA calcolati per l’intensità del vento (W), la temperatura (T) e l’umiditàrelativa (RH) in funzionedella quota dellastazione. Nero:RAMSRosso:LAPS

  20. Confronto con dati meteorologici forniti dal alcune Regioni Attività di Validazione dei Campi Meteorologici 2005 • Confronti con i dati meteorologici forniti da alcune Regioni (attualmente Piemonte, Lombardia, Veneto,Friuli Venezia Giulia, Emilia Romagna). • Confronti orari su ciascuna stazione. • Un esempio: confronti sui dati della Regione Friuli Venezia Giulia • (Vitali et al. Poster presentation at the 13th International Conference on Harmonisation within Atmospheric Dispersion Modelling for Regulatory Purposes. Paris, June 2010). IOA calcolati per stazioni situate in siti pianeggianti e ordinate per quota. Sono presentati i valori calcolati per 4 diverse ore della giornata (0, 6, 12, 18 ora locale). Nero: RAMS Rosso: LAPS.

  21. Confronto con dati meteorologici forniti dal alcune Regioni Attività di Validazione dei Campi Meteorologici 2005 • Confronti con i dati meteorologici forniti da alcune Regioni (attualmente Piemonte, Lombardia, Veneto,Friuli Venezia Giulia, Emilia Romagna). • Confronti orari su ciascuna stazione. • Un esempio: confronti sui dati della Regione Friuli Venezia Giulia • (Vitali et al. Poster presentation at the 13th International Conference on Harmonisation within Atmospheric Dispersion Modelling for Regulatory Purposes. Paris, June 2010). IOA calcolato per LAPS in funzione della distanza dalla stazione con dati acquisiti più vicina (analisi effettuata per siti a meno di 300 m di quota)

  22. Confronto con dati meteorologici forniti dal alcune Regioni Attività di Validazione dei Campi Meteorologici 2005 • Validazione sull’intero Data Set dei dati regionali raccolti (Nord Italia) • (Piemonte, Lombardia, Veneto, Friuli Venezia Giulia, Emilia Romagna).

  23. Risultati soddisfacenti nelle aree costiere, pianeggianti e collinari. Errori crescenti al crescere della complessità orografica (confronto con le stazioni localizzate nelle valli ed a quote elevate). Qualità dei risultati condizionata dalla densità e dalla rappresentatività delle stazioni SYNOP/METAR (risultati migliori in Friuli che in Piemonte). Generale miglioramento dei campi meteorologici analizzati da LAPS rispetto ai campi di background generati da RAMS. Incompatibilità di alcune postazioni di misura delle reti regionali con stazioni della rete SMAM che possono rendere problematici i confronti. Validazione dei campi Meteorologici nell’ambito del Progetto MINNI Sintesi delle Attività di Verifica realizzate sul Meteo 2005

  24. Validazione dei campi Meteorologici nell’ambito del Progetto MINNI Produzione e Validazione dei Campi Meteorologici relativi ai due mesi della Campagna sperimentale condotta da ENEA a Trisaia (Maggio-Giugno 2010)

  25. Validazione dei campi Meteorologici nell’ambito del Progetto MINNI Produzione e Validazione dei Campi Meteorologici relativi ai due mesi della Campagna sperimentale condotta da ENEA a Trisaia (Maggio-Giugno 2010) • Osservazioni indipendenti a disposizione • statistiche meteorologiche ISPRA- SCIA • dati meteorologici forniti dalla Regione Basilicata • (dati orari per i due mesi della campagna sperimentale e per diverse postazioni) Dati meteorologici raccolti durante la campagna sperimentale ENEA a Trisaia • dati meteorologici orari al suolo • (misurati nel sito di Trisaia dalla stazione meteorologica automatica VAISALA MAWS100) • profili di Temperatura e Umidità misurati dal radiometro operante nelle microonde HATPRO • (dati raccolti, con risoluzione temporale inferiore all’ora, nel sito di Trisaia fino a quote rispettivamente di 2km e di 10 Km) • profili di Vento misurati da un SODAR Doppler triassiale • (dati raccolti, con risoluzione temporale inferiore all’ora, nel sito di Trisaia con un range di osservazione che si estende da circa 40 m fino a circa 800 m di quota, con risoluzione verticale massima di 7.5 m) • dati meteorologici raccolti a bordo dell’ultraleggero ENDURO_KIT • (12 voli effettuati durante la campagna sperimentale ENEA, nell’ambito del progetto EUFAR, http://www.eufar.net/)

  26. Validazione dei campi Meteorologici nell’ambito del Progetto MINNI Attività di Validazione in corso e previste nel prossimo futuro Paper sulla Validazione dei campi meteorologici MINNI 2005 Validazione sui dati delle Regioni del Nord Italia dei campi meteorologici MINNI 2003 e 2007 Paper(s) sulla Validazione dei campi meteorologici MINNI a Trisaia (maggio-giugno 2010)

  27. Risultati Costruzione di una base dati meteorologica per il supporto delle analisi di qualità dell’aria a livello nazionale e macroregionale comprensiva di 4 anni di dati a risoluzione 20x20 e 4x4 km (utilizzato con risultati positivi all’interno del progetto MINNI e da altri soggetti sia istituzionali che privati) Soggetti che hanno utilizzato la base dati meteorologica MINNI Regione Piemonte, Provincia Torino, Regione Veneto-ARPAV, ARPA Valle d’Aosta, ARPA Friuli Venezia Giulia, ARPA Lazio, ARPA Puglia, APPA Bolzano, Magistrato alle Acque di Venezia, NOMISMA, CIPA (SR), SPEA-autostrade, AIB e società di consulenza per studi di impatto ambientale (URS, Dappolonia, PROTECO, TECNIC) Campi Meteorologici nell’ambito del Progetto MINNI Considerazioni Conclusive

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