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Attività di Ricerca e Validazione CETEMPS per QUITSAT Gabriele Curci Paolo Stocchi Gianluca Redaelli Meeting QUITSAT QRv1, CGS Milano, 18 marzo 2008.

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Presentazione sul tema: "Attività di Ricerca e Validazione CETEMPS per QUITSAT Gabriele Curci Paolo Stocchi Gianluca Redaelli Meeting QUITSAT QRv1, CGS Milano, 18 marzo 2008."— Transcript della presentazione:

1 Attività di Ricerca e Validazione CETEMPS per QUITSAT Gabriele Curci Paolo Stocchi Gianluca Redaelli Meeting QUITSAT QRv1, CGS Milano, 18 marzo 2008

2 5 anni di Eccellenza al servizio della comunità CETEMPS (v1) o Mod1_CO&COV: CO MOPITT ricerca & validazione (QM4) o Mod3_CF: Forecast Gas ricerca & validazione (QF(b)) o Mod4_MetM: campi meteo per monitoraggio & forecast ricerca (INEO-METEO) o Mod6_TT&AssimProc: Monitoraggio Gas e Trasporto Trasfrontaliero ricerca & validazione (QM5) o Dati input: DEO-MOPITT2 (MOPITT L2) DNEO-METEO (NCEP/ECMWF) o Dati intermedi: INEO-METEO (Meteo per monitoraggio & forecast) o Prodotti: QM4 (Colonna CO MOPITT) QM5 (Monitoraggio Gas 50x50 km 2 ) QF(b) (Forecast Gas 50x50 km 2 e 10x10 km 2 )

3 5 anni di Eccellenza al servizio della comunità Mod1_CO&COV Nella versione 1 del sistema elabora mappe mensili di colonna di monossido di carbonio (CO) su un grigliato europeo 1°x1° a partire da dati satellitari di livello 2 da MOPITT/Terra (NASA) per lanno 2004 (QM4v1) Il modulo è offline (S/S monitoraggio)

4 5 anni di Eccellenza al servizio della comunità Mod1_CO&COV: Ricerca MOPITT (Measurement Of Pollution In The Troposphere) è un radiometro nellinfrarosso ( µm) Dati di Livello 2 (formato HDF-EOS): rapporto di mescolamento di CO su 7 livelli (superficie, 850, 700, 500, 350, 250 e 150 hPa) Retrieval profilo CO (X): X = A·X true + (I-A)·X a-priori dove A=averaging kernel (f. peso) Calcolo colonna: C = t T ·X dove t=operatore colonna (spessore livelli) Funzioni peso su Parigi Inverno (24/01/04) Estate (22/07/04) Le funzioni peso indicano la sensibilità verticale dello strumento e da dove proviene linformazione Routine di calcolo scritte ex-novo per QUITSAT solo con software libero (Linux shell, Fortran90, HDF, LAPACK, GrADS)

5 5 anni di Eccellenza al servizio della comunità Mod1_CO&COV: Ricerca Gennaio 2004Luglio 2004 QUITSAT NASA QM4v1

6 5 anni di Eccellenza al servizio della comunità Mod1_CO&COV: Validazione QM4v1 I dati di livello 2 MOPITT sono distribuiti già validati dalla NASA (Emmons et al., 2004, 2007) In questa attività ci si propone di estendere la validazione allEuropa e dimostrare la capacità di saper processare correttamente i dati I dati utilizzati per il confronto con MOPITT sono misure aeree di CO dal programma MOZAIC Francoforte, 22/07/2004 (Discesa, 72 profs) Preparazione dati MOZAIC per confronto con dati MOPITT 1.Ricampionamento sui 7 livelli verticali di MOPITT (X moz ) 2.Calcolo matrice funzioni peso A = I - C X ·C a -1 3.Trasformazione X moz = A·X moz + (I-A)·X a-priori 4.Calcolo colonna C moz = t T ·[X a-priori + A·(X moz -X a-priori )] Questa procedura è simile per qualsiasi tipo di dato si voglia confrontare con MOPITT (es. output CTM) I dati vengono trasformati così come sarebbero visti da MOPITT

7 5 anni di Eccellenza al servizio della comunità Mod1_CO&COV: Validazione QM4v1 Risultati validazione: Conferma precedente osservazione (Emmons et al.) del bias <+10% di MOPITT vs MOZAIC Il software sviluppato permette di processare correttamente sia i dati MOPITT che i dati da confrontare Risultati preliminari indicano che anche il modello CTM globale GEOS- Chem ha un bias <10% rispetto a MOPITT e MOZAIC (v. Figura) MONITORAGGIO TRASPORTO TRASFRONTALIERO

8 5 anni di Eccellenza al servizio della comunità Mod4_MetM Nella versione 1 del sistema elabora i campi 3D meteo orari per lanno 2004 (INEO-METEO) Il modulo è online (S/S monitoraggio e S/S previsione)

9 5 anni di Eccellenza al servizio della comunità Mod4_MetM (et al.): Domini di simulazione Meteo MM5 Run EUROPEO 36x36 km 2 Run QUITSAT 12x12 km 2 Chimere CTM Run EUROPEO 50x50 km 2 Run QUITSAT 10x10 km 2

10 5 anni di Eccellenza al servizio della comunità Mod4_MetM: Ricerca Confronto con dati da centraline meteo forniti dallARPA Emilia-Romagna (database DEXTER) VELOCITA VENTO A 10 m Simulazione MM5 Luglio 2005 Bias medio compreso tra -1 e +1 m/s VELOCITA VENTO Bias Media oraria su tutte le stazioni

11 5 anni di Eccellenza al servizio della comunità Mod4_MetM: Ricerca Confronto con dati da centraline meteo forniti dallARPA Emilia-Romagna (database DEXTER) TEMPERATURA AL SUOLO Simulazione MM5 Luglio 2005 Bias medio compreso tra -1 e -5 °C TEMPERATURA Bias Media oraria su tutte le stazioni

12 5 anni di Eccellenza al servizio della comunità Mod4_MetM: Ricerca Test di sensibilità parametrizzazioni: STDR: configurazione standard Microfisica Reisner 2 Schema cumuli Grell PBL MRF Radiazione RRTM Modello suolo Noah CCM: come STDR ma Radiazione CCM2 BLTYP: come STDR ma PBL Gayno-Seaman STDR miglior compromesso TEMPERATURA VELOCITA VENTO

13 5 anni di Eccellenza al servizio della comunità Mod6_TT&AssimProc Nella versione 1 del sistema elabora i campi 3D gas orari per lanno 2004 in configurazione monitoraggio (QM5v1) Il modulo è offline (S/S monitoraggio)

14 5 anni di Eccellenza al servizio della comunità Mod6_TT&AssimProc: Ricerca NORTH EAST WEST SOUTH TOP Dominio del modello regionale (Chimere) Longitude Latitude Altitude Le condizioni al contorno (BC) sono implementate come concentrazioni imposte ai bordi laterali e superiore del dominio Le concentrazioni BC sono trasportate allinterno del dominio dai venti

15 5 anni di Eccellenza al servizio della comunità Mod6_TT&AssimProc: Ricerca Ozone BC for July In Chimere le BC standard sono medie mensili da run climatologici di modelli globali LMDz-INCA per i gas GOCART per gli aerosol

16 5 anni di Eccellenza al servizio della comunità Mod6_TT&AssimProc: Ricerca GEOS-Chem global CTM ts_YYYYMMDD.bpch src/prep/ preptop_geoschem src/prep/ preplat_geoschem TOP_CONCS.ncLAT_CONCS.nc Chimere core V200709C LEGEND FILES Existing CODE New CODE Hourly GEOS-Chem timeseries gas & aerosol (binary format) Chimere pre-processing Hourly Chimere BC (netCDF) If.not. conse- cutive run inicoarse.nc Implementazione BC Orarie GEOS-Chem in Chimere

17 5 anni di Eccellenza al servizio della comunità Mod6_TT&AssimProc: Ricerca Ozone BC for July BC Orarie da GEOS-Chem

18 5 anni di Eccellenza al servizio della comunità Mod6_TT&AssimProc: Ricerca Quale impatto possiamo aspettarci dalle BC sulle simulazioni di Chimere? Test: CTRL = run di riferimento NOBC = run senza BC Risultato per Ozono: Linfluenza delle BC si espande dai bordi al centro del dominio in circa 10 giorni Le BC contribuiscono a un fondo di circa ppbv Limportanza delle BC varia a seconda dellattività fotochimica locale

19 5 anni di Eccellenza al servizio della comunità Mod6_TT&AssimProc: Validazione Ozono (QM5v1) Confronto con stazioni AirBase (Com. EU) di BACKGROUND Media di Ozono: sovrastima 2-10 ug/m3 Massimo di Ozono: sottostima ug/m3 Rural Urban

20 5 anni di Eccellenza al servizio della comunità Mod6_TT&AssimProc: Validazione NO 2 (QM5v1) Confronto con stazioni AirBase (Com. EU) di BACKGROUND Media di NO 2 : sottostima ug/m3

21 5 anni di Eccellenza al servizio della comunità Mod3_CF Nella versione 1 del sistema elabora i campi 3D gas orari per lanno 2004 in configurazione forecast (QF(b)v1) Il modulo è offline (S/S previsione)

22 5 anni di Eccellenza al servizio della comunità Mod3_CF: Ricerca Test di sensibilità sulla parametrizzazione dellaltezza del PBL Simulazione estate 2004 Altezza PBL (h) determina diffusione turbolenta: K(z) z·(1-z/h) STD = altezza PBL da output MM5 CHE = altezza PBL ricalcolata secondo Cheinet [2002, PhD Thesis] STD CHE Sim.RMSBiasCorr. STD CHE Confronto con AirBase O 3 obs.

23 5 anni di Eccellenza al servizio della comunità Mod3_CF: Validazione Ozono (QF(b)v1) Confronto con stazioni AirBase (Com. EU) di BACKGROUND RURAL su dominio QUITSAT Ozono massimo EUR ~ -31 ug/m 3 QUI ~ -10 ug/m 3 Da EUR a QUITSAT: Migliorano bias, RMS e correlazione Da D+0 a D+2: Migliora bias RMS ~ invariato Peggiora correlazione Run EUROPEO (50 km)Run QUITSAT (10 km) ug/m 3 D+0D+1D+2D+0D+1D+2 Obs Bias RMS Corr

24 5 anni di Eccellenza al servizio della comunità Mod3_CF: Validazione NO 2 (QF(b)v1) Confronto con stazioni AirBase (Com. EU) di BACKGROUND RURAL su dominio QUITSAT (D+0) NO 2 medio EUR ~ -24 ug/m 3 QUI ~ -15 ug/m 3 Da EUR a QUITSAT: Migliorano molto bias, RMS e correlazione ug/m 3 EURQUI Obs Bias RMS Corr


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