Variazione del profilo di modulazione delle emissioni orarie di ammoniaca

Il comportamento delle concentrazioni di ammoniaca nell’arco della giornata stimato da CAMx si è rivelato, secondo quanto discusso nel capitolo 7.4, decisamente inadeguato a interpretare la situazione reale, con una netta sovrastima delle concentrazioni durante le ore notturne e una forte sottostima nelle ore diurne per le stazioni di Bertonico (Figura 7.43) e Corte dei Cortesi (Figura 7.44) collocate in prossimità delle sorgenti di emissioni.

Una delle cause di questa errata valutazione da parte del modello potrebbe essere attribuita, oltre che ad un’errata ricostruzione dell’evoluzione giornaliera dello strato rimescolato, all’utilizzo di un inappropriato profilo di modulazione orario delle emissioni di ammoniaca. Il modello SMOKE, infatti, per effettuare la divisione del dato annuale di emissione, di cui sono composti gli inventari, nei vari giorni dell’anno e nelle varie ore del giorno, opera per mezzo di profili di disaggregazione temporale preimpostati.

Il profilo con cui sono state calcolate le emissioni descritte nel capitolo 5.5.2 deriva da una base dati europea di profili di modulazione temporale, suddivisi per nazione e per macro-settore ed utilizzata abitualmente nelle valutazioni modellistiche.

8. ANALISI DI SENSITIVITÀ

157 Tale profilo è stato sostituito, per la sola ammoniaca, da un altro profilo disponibile nella base di dati associata al modello SMOKE che consente di attribuire un minor peso alle emissioni notturne e un maggior perso alle emissioni giornaliere, come visibile dalla Figura 8.1.

Figura 8.1: confronto tra il profilo di modulazione orario delle emissioni di ammoniaca applicato nella simulazione originaria e in quella modificata

In questo modo il modello SMOKE ha prodotto dei nuovi dati emissivi grazie a cui CAMx ha potuto effettuare una nuova simulazione che ha coinvolto il solo periodo SUMMER . I risultati mostrano un’elevata sensibilità alla variazione dell’input nelle aree ad alta intensità emissiva, mentre invece non si rilevano particolari scostamenti per le regioni remote, come mostrato nelle figure successive.

Nella stazione di Bertonico (Figura 8.2) e di Corte dei Cortesi (Figura 8.3), i valori sono diminuiti nelle fascia notturna a tal punto da raggiungere un inversione di tendenza e portare ad una sottostima delle concentrazioni, ma questo fenomeno si concentra nelle sole prime ore della notte; il picco di concentrazione, infatti, viene raggiunto ancora tra le 04:00 e le 06:00, invece che tra le 07:00 e le 10:00 secondo quanto supportato dai dati osservati. Nel corso del giorno inoltre, le concentrazioni non subiscono particolari cambiamenti e si mantengono ancora molto basse rispetto alle misure.

Nelle stazioni di Milano via Pascal (Figura 8.4) e Moggio (Figura 8.5) i cambiamenti sono appena percettibili e comportano, anche in questo caso, il solo abbassamento delle concentrazioni notturne.

La conclusione che è possibile trarre da questa nuova simulazione, quindi, è che il profilo di modulazione orario delle emissioni di ammoniaca influenzi direttamente i valori delle concentrazioni solamente nelle ore notturne, in cui l’abbassamento dello strato di rimescolamento dell’atmosfera rende particolarmente sensibili i risultati del modello alla variazione degli input emissivi. Nelle ore diurne invece, l’innalzamento del PBL previsto dal modello WRF e il conseguente incremento della turbolenza sembrano prevalere sulla variazione dell’input emissivo, causando comunque una forte diluizione delle concentrazioni di ammoniaca.

0 0.5 1 1.5 2 2.5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 coe ff ici e nt e di m odul az ione orar io ora OLD_profile NEW_profile

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Figura 8.2: confronto tra l’andamento del giorno tipo osservato (in grigio) e simulato nel caso base (in verde) e nel caso con profilo emissivo modificato (in arancione)

per la stazione di Bertonico. I numeri riportati sopra ogni barra rappresentano la copertura di dati distinta

ora per ora, come percentuale della numerosità massima (riportata in alto a destra)

Figura 8.3: confronto tra l’andamento del giorno tipo osservato (in grigio) e simulato nel caso base (in verde) e nel caso con profilo emissivo modificato (in arancione) per

la stazione di Corte dei Cortesi. I numeri riportati sopra ogni barra rappresentano la copertura di dati distinta ora

per ora, come percentuale della numerosità massima (riportata in alto a destra)

8. ANALISI DI SENSITIVITÀ

159 Il cambiamento del profilo di modulazione delle emissioni di ammoniaca ha portato inoltre, a un peggioramento della qualità della simulazione a livello di concentrazioni medie giornaliere, sia per stazioni vicine alle sorgenti di emissione come Corte dei Cortesi (Figura 8.6) che lontane, come Milano via Pascal (Figura 8.7). L’abbassamento dei valori nelle ore notturne e il mancato innalzamento nelle ore diurne hanno causato, infatti, una diminuzione delle concentrazioni medie giornaliere, accentuandone la sottostima.

Figura 8.4: confronto tra l’andamento del giorno tipo osservato (in grigio) e simulato nel caso base (in verde) e nel caso con profilo emissivo modificato (in arancione)

per la stazione di Milano via Pascal. I numeri riportati sopra ogni barra rappresentano la copertura di dati distinta ora per ora, come percentuale della numerosità

massima (riportata in alto a destra)

Figura 8.5: confronto tra l’andamento del giorno tipo osservato (in grigio) e simulato nel caso base (in verde) e nel caso con profilo emissivo modificato (in arancione) per

la stazione di Moggio. I numeri riportati sopra ogni barra rappresentano la copertura di dati distinta ora per ora, come percentuale della numerosità massima (riportata in

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Figura 8.6: andamento temporale delle concentrazioni medie giornaliere di NH3 osservate (in nero) e simulate nel caso

base (in verde) e nel caso con profilo emissivo modificato (in rosso) nella stazione di Corte dei Cortesi. In basso è riportato l’andamento temporale degli indici statistici BIAS (in rosso) e MAE (in verde) nel caso base (linea con asterisco) e nel caso

con profilo emissivo modificato (linea circolettata)

Figura 8.7: andamento temporale delle concentrazioni medie giornaliere di NH3 osservate (in nero) e simulate nel caso

base (in verde) e nel caso con profilo emissivo modificato (in rosso), nella stazione di Milano via Pascal. In basso è riportato l’andamento temporale degli indici statistici BIAS (in rosso) e MAE (in verde) nel caso base (linea con asterisco) e nel caso

8. ANALISI DI SENSITIVITÀ

161 Da quanto descritto in precedenza è possibile affermare che il cambiamento del profilo di modulazione orario delle emissioni di ammoniaca migliora, in parte, la simulazione relativa al giorno tipo ma peggiora nettamente la stima dell’andamento delle concentrazioni medie giornaliere. Questa soluzione, perlomeno se intrapresa da sola, non consente di risolvere le problematiche riscontrate, ma potrebbe essere comunque significativa se accompagnata da altri accorgimenti.

Inoltre, il profilo di modulazione oraria delle emissioni utilizzato per questa simulazione, nonostante appaia più indicato di quello utilizzato originariamente, rimane comunque un profilo preimpostato, che potrebbe tutt’ora non rappresentare il reale andamento dell’emissione di ammoniaca nell’arco della giornata. Siccome questa problematica è comune ad altri studi modellistici condotti in ambito europeo (Geels et al., 2012), alcuni autori si sono dedicati alla definizione di un profilo che riesca ad interpretare al meglio il reale comportamento delle emissioni. In alcune tecniche modellistiche il profilo emissivo viene direttamente associato alla temperatura (Skjøth et al., 2004), il che comporta uno stretto legame tra simulazione emissiva e meteorologica. In aggiunta, secondo Geels et al., (2012), la temperatura a cui bisogna riferirsi per la costruzione del profilo orario non è la classica temperatura usata in meteorologia misurata a 2 m di altezza, ma la temperatura effettiva della superficie del terreno. Questo perché, specialmente durante la notte, la temperatura a 2 m di altezza può risultare superiore a quella superficiale, causando così una sovrastima delle concentrazioni notturne.

Risultano quindi necessari studi più approfonditi sulla costruzione di un profilo che rispecchi opportunamente l’effettiva modulazione delle emissioni di ammoniaca e sull’individuazione delle ulteriori problematiche che affliggono la qualità della stima dell’andamento del giorno tipo e delle concentrazioni nelle aree lontane dalle sorgenti di emissione.