Conclusioni sui risultati ottenuti dalle operazioni preliminari alla simulazione

Prima di entrare nel merito della simulazione, è stato necessario scegliere alcuni parametri fondamentali e raccogliere tutti i dati necessari alla validazione del modello e a comprendere nel dettaglio lo stato dell’atmosfera da riprodurre successivamente attraverso il sistema modellistico.

In primo luogo è stato scelto come dominio di calcolo un’area comprendente la Pianura Padana denominato d03 e suddiviso in una griglia di 116 x 80 celle, con passo di 5 km. Per affinare la qualità della simulazione tuttavia, il sistema modellistico lavora su uno schema di 3 griglie innestate: oltre al d03 i modelli CAMx e SMOKE utilizzano anche il dominio d02, comprendente tutta la penisola italiana e parte delle nazioni limitrofe, mentre il modello WRF utilizza anche un ulteriore dominio, chiamato d01, che racchiude tutta la parte centro- meridionale dell’Europa. Ogni griglia più esterna ha una risoluzione minore di quella più interna, così che il dominio d03 risulta quello più dettagliato.

La realizzazione di questo studio, inoltre, richiede essenzialmente due tipologie di dati osservati: le misure meteorologiche e le misure di concentrazione.

Le misure meteorologiche sono state acquisite dalla rete SMAM dell’aeronautica militare, di cui 33 stazioni appartengono al dominio d03, e dalla rete meteo ARPA delle regioni Lombardia, Veneto, Piemonte ed Emilia Romagna, per un totale di 196 stazioni.

Per quanto riguarda i dati di concentrazione infine, oltre alle misure di ammoniaca relative alle 4 stazioni di ARPA Lombardia, sono stati raccolti dal database internazionale AIRBASE v6 i dati di concentrazione degli 8 inquinanti convenzionali, ovvero CO, NO, NO2, NOx, 03, SO2, PM10 e PM2.5, per un totale di 202 stazioni racchiuse

nel dominio d03. Sono state raccolte anche alcune misure di composizione del particolato, incluso l’ammonio,

0 1 2 3 4 5 6

1-gen 1-feb 1-mar 1-apr 1-mag 1-giu 1-lug 1-ago 1-set 1-ott 1-nov 1-dic

Confronto fra i rapporti

5. OPERAZIONI PRELIMINARI ALLA SIMULAZIONE

101 raccolte nella stazione di Ispra, appartenente al database EMEP, e altre ricavate da campagne di misura condotte da ARPA Lombardia.

Tra tutte le stazioni meteorologiche e di qualità dell’aria a disposizione, infine, ne sono state scelte 16 per entrambe le categorie, in modo tale da ottenere un campione di riferimento più ristretto, che ricopra interamente il dominio scelto con maggiore dettaglio sull’area lombarda dove sono concentrate le misure di ammoniaca.

Analizzando il dataset completo delle misure di concentrazione disponibili, sono stati individuati due periodi ottimali in cui condurre la simulazione: il primo, denominato SUMMER, occupa l’intero mese di giugno, mentre il secondo, denominato FALL, inizia il 15 settembre e termina il 14 ottobre del 2010. Tali periodi sono stati scelti sostanzialmente in funzione della disponibilità di misure di ammoniaca e della presenza di comportamenti peculiari di NH3 e degli altri inquinanti come NOx e PM10.

Successivamente, si è studiato nel dettaglio il comportamento dell’ammoniaca nei due periodi selezionati, in relazione anche all’andamento degli altri inquinanti e alla variazione di alcuni parametri meteorologici. I risultati che ne sono conseguiti sono schematizzabili come riportato di seguito:

 Gli andamenti delle concentrazioni medie giornaliere per i due periodi selezionati evidenziano due situazioni differenti ma entrambe particolarmente rappresentative dell’inquinamento tipico del bacino padano, come testimoniato anche dalla concordanza tra il comportamento dell’ammoniaca nei due periodi del 2010 e dell’anno tipo

 La concentrazione di ammoniaca nelle aree emissive, come Bertonico e Corte dei Cortesi, è molto elevata e segue l’andamento tipico degli inquinanti emessi localmente, come NOx. Nelle aree

“sottovento” come Milano, al contrario, tale correlazione non viene rilevata. Per la stazione di Milano via Pascal, in aggiunta, le concentrazioni registrate in estate sono molto maggiori di quelle misurate in autunno.

 Nelle stazioni ad alta densità emissiva, come Bertonico e Corte dei Cortesi, l’andamento del vento e delle concentrazioni di inquinanti sono anti-correlati, mentre nelle stazioni remote questo effetto appare più sfumato, quasi ad indicare una correlazione tra vv e NH3.

 La condizione di circolazione estiva, con venti prevalentemente provenienti dai settori SUD-EST, influisce fortemente sulle concentrazioni di ammoniaca misurate nella stazione di Milano in tutto per mese di giugno mentre nella situazione autunnale, più stagnante, le concentrazioni rilevate a Milano appaiono influenzate maggiormente dai singoli episodi meteorologici (picchi di vento – precipitazioni) Confrontando le concentrazioni di ammoniaca con la temperatura e con l’umidità relativa, è emerso che, in linea generale, esiste una correlazione positiva con la prima e negativa con la seconda. La correlazione con la temperatura, inoltre, è più marcata in estate, in quanto maggiori temperature comportano maggiori emissioni e maggiore volatilizzazione.

Infine, è stata predisposta l’analisi dei campi di emissione. I dati iniziali necessari comprendono l’inventario nazionale ISPRA, con dettaglio provinciale, gli inventari regionali INEMAR, con dettaglio comunale, e l’inventario europeo EMEP, utilizzato per gli stati esteri rientranti nei domini d02 e d03.

102 I risultati relativi agli input emissivi prodotti dal modello SMOKE hanno evidenziato come i territori della bassa Lombardia e le aree piemontesi comprese tra Cuneo e Torino siano le maggiori sorgenti areali di emissioni di ammoniaca. Per quanto riguarda le sorgenti puntuali, invece, sono emersi 8 impianti significativi, di cui i principali sono situati tra le provincie di Como, Varese e Bergamo, e riguardano principalmente la combustione di petcoke in cementifici.

Non essendo disponibili serie temporali di emissioni con cadenza oraria o giornaliera tramite cui effettuare la validazione, l’andamento temporale ottenuto da SMOKE è stato prima normalizzato e poi confrontato con l’andamento temporale delle concentrazioni normalizzate di ammoniaca dell’anno tipo nelle 4 stazioni di misura, per verificare l’ipotesi che, almeno nelle aree ad alta intensità emissiva, il comportamento delle concentrazioni rispecchi quello delle emissioni. Il confronto ha mostrato una discreta correlazione lungo l’arco dell’anno, affetta però da alcuni episodi di forte sottostima e sovrastima. In aggiunta, la media del rapporto calcolato tra le emissioni stimate a Corte dei Cortesi e a Bertonico è risultata inferiore della media del rapporto tra le concentrazioni misurate nelle medesime stazioni, indice che il modello probabilmente tende a sottostimare le emissioni a Corte dei Cortesi e/o a sovrastimare le emissioni a Bertonico.