Capitolo 8 Conclusioni
8 Conclusioni
Nel corso di questo lavoro di tesi sono state affrontate essenzialmente due tematiche, entrambe legate allo studio della qualità dell’aria: la ricostruzione di campi tridimensionali di parametri meteorologici, attraverso una rielaborazione degli output di modelli meteorologici prognostici e la configurazione dello codice numerico avanzato CAMx con successiva applicazione sul dominio della Regione Toscana. Entrambe si inserisco in modo integrato nell’approccio sistematico necessario allo studio dell’inquinamento atmosferico, descritto nel capitolo 2.
Per quanto riguarda le grandezze meteorologiche, sono stati elaborati i risultati numerici di due modelli meteorologici prognostici (MM5 e LAMI), applicati su scala nazionale o europea, al fine di ottenere dei campi tridimensionali di parametri meteorologici e descrittivi della turbolenza atmosferica.Il risultato di tale lavoro è stato quello di poter utilizzare questi dati sia per le applicazioni di modellistica ambientale (come input al modello euleriano tridimensionale di dispersione di inquinanti in atmosfera, CAMx), sia per l’analisi del meteoclima e delle proprietà dispersive dell’atmosfera del dominio in oggetto.
In particolare è stato possibile individuare quali siano le problematiche relative all’utilizzo diretto dei dati meteorologici ottenuti da modelli prognostici come input per i modelli di dispersione di inquinanti in atmosfera. Questo tipo di configurazione, quando risulta possibile, permette di evitare l’applicazione di un pre-processore meteorologico di natura diagnostica; in questo modo si riesce a contenere le risorse di calcolo necessarie per le simulazioni e soprattutto evitare di interpolare i parametri meteorologici e di dispersione atmosferica. Così facendo, l’attendibilità di tali parametri è conservata anche per le successive applicazioni.
La configurazione così ottenuta ha però il difetto di vincolare l’applicazione del modello di dispersione atmosferica alla stessa risoluzione con cui sono disponibili i dati meteorologici. Questo può essere una limitazione se il modello meteorologico prognostico ha una risoluzione non sufficiente per il livello di dettaglio desiderato.
Lo studio metodologico e numerico applicato per la verifica dell’attendibilità dei dati ha permesso di valutare la corrispondenza dei risultati di tali simulazioni con le misure sperimentali dei parametri meteorologici; verificata in precedenza la disponibilità di tutti i parametri necessari per l’applicazione del modello stesso.
Una parte considerevole del lavoro ha riguardato la valutazione ed l’implementazione di codici di calcolo per la determinazione dei parametri di dispersione atmosferica che è necessario valutare attraverso correlazioni parametriche semiempiriche che forniscono dati come ad esempio la diffusività verticale, l’altezza di miscelamento e altri ancora. Questi, se pur necessari,
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inevitabilmente risultato meno attendibili delle equazioni di bilancio che sono risolte all’interno dei codici di calcolo dei modelli meteorologici prognostici.
Le applicazione del modello di dispersione di inquinanti in atmosfera CAMx sulla regione Toscana sono state realizzate interfacciando il codice con routines, in linguaggio di programmazione Fortran, per la gestione diretta dei dati meteorologici del modello prognostico LAMI. È stata, quindi, ricostruito la meteorologia su un dominio di 299km_x_286km comprendente la Regione Toscana, per la primavera dell’anno 2003. Lo scenario emissivo descritto è costituito dalle emissioni puntali, lineari e diffuse di ossidi di zolfo, valutate attraverso l’inventario delle emissioni dell’IRSE (Regione Toscana).
La simulazione è stata eseguita sul periodo 01-28 Aprile 2003 e i risultati, sia delle concentrazioni orarie che delle medie giornaliere, sono stati confrontati con i valori misurati dalle centraline della Rete di Monitoraggio della Regione e con le simulazioni eseguite nel corso di un lavoro precedente [20] che ha visto l’applicazione del sistema CalPuff. In particolare, il confronto tra le mappe di concentrazione oraria di SO2, ottenute con i due modelli ha evidenziato una sostanziale accordo tra i due modelli. I confronti con i dati misurati dalle centraline di qualità dell’aria hanno dato risultati soddisfacenti; il modello, infatti, riesce a seguire piuttosto bene i trend delle concentrazioni medie giornaliere per SO2.
In definitiva, si può concludere che l’applicazione diretta di dati meteorologici prognostici per i modelli di dispersione degli inquinanti, ha dato risultati soddisfacenti. Anche l’utilizzo di una risoluzione spaziale di 6.5 km, se pur inizialmente valutata come eccessiva, non ha inficiato la validità delle simulazioni, confortando la scelta dell’approccio scelto per questo lavoro di tesi.
In futuro è quindi auspicabile, una sempre più frequente applicazione di tale configurazione operativa, laddove possibile, con evidenti vantaggi dal punto di visto della gestione delle simulazioni e delle risorse di calcolo.
La realizzazione dei campi tridimensionali dei parametri meteorologici ha permesso anche un primo approccio all’analisi del meteoclima e delle proprietà dispersive dell’atmosfera sul dominio di analisi.
In particolare, sull’intero dominio della Regione Toscana, sono state realizzate delle mappe della classe di stabilità atmosferica più frequente nell’arco di ventiquattro ore; tale analisi è stata realizzata con i dati relativi alla prima settimana del mese di Aprile. E stata quindi valutata la variabilità spaziale delle proprietà dispersive dell’atmosfera e si è confrontata con quella di concentrazione degli inquinanti.
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Interessanti sono i risultati delle applicazioni di tali analisi; in particolare è stato possibile mettere in evidenza le correlazioni che esistenti tra i parametri dispersivi dell’atmosfera e la concentrazione di PM10 in porzione del territorio di studio.
Una successivo livello di dettaglio ha correlanto le mappe di concentrazione di PM10 con le mappe della frequenti di accadimento, nel corso di una giornata, del numero di ore di ciascuna classe di stabilità. Con quest’ultima analisi sono stati ottenuti risultati particolarmente interessanti;
si evince, infatti, una correlazione marcata tra il numero di ore di accadimento delle classi di stabilità D (atmosfera neutra) ed F (atmosfera fortemente stabile) con la concentrazione di particolato atmosferico traendone un utile indicazione sia per l’individuazione di zone in cui la meteorologia risulta forzante ai fini della qualità dell’aria che per la verifica dell’attendibilità della ricostruzione spaziale delle concentrazioni di inquinanti a partire da dati misurati..
In conclusione, e alla luce di queste ultime considerazioni, appare auspicabile che in futuro l’applicazione di questo tipo di analisi possa essere sviluppato su un periodo temporale più ampio:
questo renderebbe lo studio più affidabile e in prospettiva potrebbe rappresentare una seria opportunità per lo studio del fenomeno dell’inquinamento da PM10 dai dati misurati dalle centraline di qualità dell’aria attraverso parametri dispersivi derivati dalle misure meteorologiche.
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