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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. - PowerPoint PPT Presentation
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Produzione e Validazione dei campi Meteorologici nell’ambito del progetto
MINNILina Vitali , Massimo D’Isidoro
ENEA- UTVALAMB-AIR
Incontro ENEA – LaMMA Bologna, 27 settembre 2012
RAMS, LAPS
Emission Manager
SURFPRO
Meteo
Parametri di turbolenza
FARM
Emissioni
Campi ECMWF Dati Locali Inventari
(ISPRA ed EMEP)
Info spaziali e temporali
Concentrazioni e Deposizioni
Matrici di
Trasferimento
Campi EMEP
IC e BC
Sottosistema METEO Sottosist
ema EMISSIVO
Sottosistema CHIMICO-FISICO
GAINS
LA CATENA MODELLISTICA
Il Progetto MINNI
http://www.minni.org/
1999, 200520km : RAMS (nudging)4km : LAPS
2003, 200720 km : RAMS (nudging) 4km : RAMS (nudging)
APPROCCIO MODELLISTICO PER LA METEOROLOGIA
Il Progetto MINNI
http://www.minni.org/
DOMINI
SIMULAZIONI METEO SUL DOMINIO NAZIONALE A 20X20 km2 DI RISOLUZIONE
RAMSRAMS (Colorado State University)
Regional Atmospheric Modeling System
Modello Prognostico non idrostatico
Campi Meteorologici nell’ambito
del Progetto MINNI
RAMS Simulations DetailsInitialisation: ECMWF Analyses, Synop observations
Radiation: Chen and Cotton (1983) long/shortwave model – cloud processes considering all condensate as liquid
Convection: Modified Kuo scheme activated (Tremback,1990)
Soil/Surface: LEAF-2, Land Ecosystem–Atmosphere Feedback model (Walko et al, 2000)
Turbulence : Mellor & Yamada level 2.5 (Mellor and Yamada,1982)
Microphysics: Bulk microphysics parameterization (cloud water, rain, pristine ice, snow, aggregates, graupel, and hail, or certain subsets of these; Walko et al ,1995)
4DDA: Nudging on pre-analysed fields
Archiving: Fields archived on houly basis.
SIMULAZIONI METEO SUL DOMINIO NAZIONALE A 20X20 km2 DI RISOLUZIONE
RAMSRAMS (Colorado State University)
Regional Atmospheric Modeling System
Modello Prognostico non idrostaticoLe 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.
Campi Meteorologici nell’ambito
del Progetto MINNI
Two-way nesting.
LAPS (Local Analysis and Prediction System)
Modello Diagnostico
SIMULAZIONI METEO SUI 5 SOTTO-DOMINI A 4X4 km2 DI RISOLUZIONE – 1999 E 2005
Campi Meteorologici nell’ambito
del Progetto MINNI
SIMULAZIONI METEO SUI 5 SOTTO-DOMINI A 4X4 km2 DI RISOLUZIONE – 1999 E 2005
Campi Meteorologici nell’ambito
del Progetto MINNI
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 time step
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-processing dei 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.
Campi Meteorologici nell’ambito
del Progetto MINNISIMULAZIONI METEO SUI 5 SOTTO-DOMINI A 4X4 km2 DI RISOLUZIONE – 1999 E 2005
Campi Meteorologici nell’ambito
del Progetto MINNISIMULAZIONI 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.
• 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).
Validazione dei campi Meteorologici nell’ambito del
Progetto MINNI
5 1 0 1 5 2 0
3 6
4 0
4 4
4 8
B R I N D I S I
T R A P A N I
C A G L I A R I
M I L A N O _ L I N A T E
P R A T I C A _ D I _ M A R E• Confronto su cinque siti (uno per ciascuna
macroregione) con dati da radiosondaggio.
• 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)
• Confronto statistico sulla macroregione del Nord Italia, effettuato nell’ambito del progetto POMI (Po-Valley Modelling Intercomparison Exercise ).
ATTIVITÀ DI VALIDAZIONE DEI CAMPI METEOROLOGICI 2005
5 1 0 1 5 2 0
3 6
4 0
4 4
4 8
B R I N D I S I
T R A P A N I
C A G L I A R I
M I L A N O _ L I N A T E
P R A T I C A _ D I _ M A R E
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12- 4- 2024
10
m
- 4- 2
024
10
5 m
- 4- 2
024
50
5 m
TM
od
el -
TR
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sou
nd
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12MO NTHS + DAY FRACTI O N
BR I NDI S I
- 30- 20- 10
010
10
m
- 30- 20- 10
010
10
5 m
- 30- 20- 10
01020
50
5 m
RH
Mod
el -
RH
Rad
ioso
un
din
g
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12MONTHS + DAY FRACTI ON
TRAPANI
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12MO NTHS + DAY FRACTI O N
CAGLI AR I
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12MONTHS + DAY FRACTI ON
MI LANO/ LI NATE
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12MONTHS + DAY FRACTI ON
PRATI CA DI MARE
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.
Confronto con dati da RADIOSONDAGGIORADIOSONDAGGIO
Confronto su cinque siti (uno per ciascuna macroregione) con dati da radiosondaggio.
(Vitali et al. Poster presentation at the European Geosciences Union (EGU)
General Assembly 2008. Vienna, 13 – 18 April 2008).
ATTIVITÀ DI VALIDAZIONE DEI CAMPI METEOROLOGICI 2005
5 1 0 1 5 2 0
3 6
4 0
4 4
4 8
B R I N D I S I
T R A P A N I
C A G L I A R I
M I L A N O _ L I N A T E
P R A T I C A _ D I _ M A R E
Confronto con dati da RADIOSONDAGGIORADIOSONDAGGIO
0 6 12 18BR I ND I S I
020406080
100
0 6 12 18TRA PA NI
0 6 12 18CAGLI A R I
0 6 12 18MI LA NO L.
0 6 12 18PA RT I CA D I MA RE
020406080100 M
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-JUN
JUL -A
UG
020406080
100
TE
MPE
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RR
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CE
020406080100 M
AR
- APR
SE
P -OC
T
020406080
100
020406080100 N
OV
- DE
CJA
N - F
EB
0
80
160
240
320
0
80
160
240
320
AN
NU
AL
TOTAL OBS
ONLY RAMS
OBS - RAMS
ONLY LAPS
OBS - LAPS
Numero di inversioni di temperatura (annuali e stagionali)
ATTIVITÀ DI VALIDAZIONE DEI CAMPI METEOROLOGICI 2005
Confronto su cinque siti (uno per ciascuna macroregione) con dati da radiosondaggio.
(Vitali et al. Poster presentation at the European Geosciences Union (EGU)
General Assembly 2008. Vienna, 13 – 18 April 2008).
Confronto statistico sulla macroregione del Nord Italia, effettuato nell’ambito del progetto POMI (Po-Valley Modelling Intercomparison Exercise , Thunis et al., 2009)
Confronti nell’ambito del progetto POMIPOMIATTIVITÀ DI VALIDAZIONE DEI CAMPI
METEOROLOGICI 2005
MEETINGSIspra (03/2008) <-- Kick-off meeting
Brescia (02/2009)
Ispra (09/2009)
Ispra (25/11/2010) <-- Final meeting
Confronti nell’ambito del progetto POMIPOMI
Temperatura a 2 m Intensità del vento a 10 m
Umidità relativa a 2
m
Confronti nell’ambito del progetto POMIPOMI
7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4
L a t i t u d e
4 4
4 5
4 6
4 7
Long
itude
Temperatura a 2 m
Intensità del vento a 2 m
ATTIVITÀ DI VALIDAZIONE DEI CAMPI METEOROLOGICI 2005
Umidità Relativa a 2 m(analisi aggiunta dopo EMS)
Confronti con i dati meteorologici forniti da alcune Regioni (attualmente Piemonte, Lombardia, Veneto,Friuli Venezia Giulia, Emilia Romagna).
Confronti orari su ciascuna stazione.
Confronto con dati meteorologici forniti dal alcune REGIONIREGIONIATTIVITÀ DI VALIDAZIONE DEI CAMPI METEOROLOGICI 2005
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’umidità relativa (RH) in funzione della quota della
stazione. Nero:RAMS Rosso:LAPS
Confronti con i dati meteorologici forniti da alcune Regioni (attualmente Piemonte, Lombardia, Veneto,Friuli Venezia Giulia, Emilia Romagna).
Confronti orari su ciascuna stazione.
Confronto con dati meteorologici forniti dal alcune REGIONIREGIONIATTIVITÀ DI VALIDAZIONE DEI CAMPI METEOROLOGICI 2005
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.
Confronti con i dati meteorologici forniti da alcune Regioni (attualmente Piemonte, Lombardia, Veneto,Friuli Venezia Giulia, Emilia Romagna).
Confronti orari su ciascuna stazione.
Confronto con dati meteorologici forniti dal alcune REGIONIREGIONIATTIVITÀ DI VALIDAZIONE DEI CAMPI METEOROLOGICI 2005
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)
Validazione sull’intero Data Set dei dati regionali raccolti (Nord Italia)(Piemonte, Lombardia, Veneto, Friuli Venezia Giulia, Emilia Romagna).
Confronto con dati meteorologici forniti dal alcune REGIONIREGIONIATTIVITÀ DI VALIDAZIONE DEI CAMPI METEOROLOGICI 2005
• 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.
SINTESI DELLE ATTIVITÀ DI VERIFICA REALIZZATE SUL METEO 2005
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)
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)
Validazione dei campi Meteorologici nell’ambito del
Progetto MINNIOsservazioni 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/)
ATTIVITÀ DI VALIDAZIONE IN CORSO E PREVISTE NEL PROSSIMO FUTURO
Validazione dei campi Meteorologici nell’ambito del
Progetto MINNI
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 deicampi meteorologici MINNI a Trisaia
(maggio-giugno 2010)
RisultatiRisultati
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 Soggetti che hanno utilizzato la base dati meteorologica MINNIMINNI
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)
CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE
Campi Meteorologici nell’ambito
del Progetto MINNI
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