Prodotti del sottosistema Previsione QUITSAT V. Singh, C. Carnevale , G.Finzi, E. Pisoni, M. Volta DEA – Università degli Studi di Brescia G, Curci, P, Stocchi, B, Grassi, G. Visconti CETEMPS – Università degli Studi dell’Aquila Workshop finale QUITSAT Roma, ASI, 10 novembre 2009

Workshop finale QUITSAT - Roma, 10 novembre 2009 Il futuro simulato dai computer … In QUITSAT: 1. QF(a) Sistema di previsione stocastico basato sull’utilizzo di algoritmi neurali 2. QF(b) Sistema di previsione deterministico basato sull’utilizzo di un modello meteo e un modello di chimica e trasporto euleriani Workshop finale QUITSAT - Roma, 10 novembre 2009

Workshop finale QUITSAT - Roma, 10 novembre 2009 Diagramma S/S Forecasting Workshop finale QUITSAT - Roma, 10 novembre 2009

Workshop finale QUITSAT - Roma, 10 novembre 2009 QF(a): Scopo della metodologia Implementare un sistema per la previsione del massimo giornaliero della media sulle 8 ore (Max8h O3) e PM10 medio giornaliero (PM10). Il sistema deve essere: Rapido nel dare i risultati della previsione Utilizzabile con facilità in modo operativo Fornire informazioni spaziali Dare previsioni 2 giorni in avanti Necessitare di pochi e semplici dati in input Sistema di previsione t INPUT DISPONIBILI: Ozono, PM10, Temperatura, Simulazione da modelli Deterministici, … Previsione di Max 8h O3 PM10 t+1 t+2 Workshop finale QUITSAT - Roma, 10 novembre 2009

Workshop finale QUITSAT - Roma, 10 novembre 2009 QF(a): Metodologia Previsioni puntuali Spazializzazione delle previsioni t+2 t+1 t Dominio con stazioni di misura Previsioni puntuali (reti neurali) Mappe di previsione (tecniche geostatistiche) Workshop finale QUITSAT - Roma, 10 novembre 2009

Workshop finale QUITSAT - Roma, 10 novembre 2009 QF(a): Dominio di studio e prodotti 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 4960 4980 5000 5020 5040 5060 5080 5100 5120 5140 5160 Area metropolitana di Milano (uso del suolo) Milan Dominio: 60km x 60km Risoluzione spaziale: 5km x 5km Numero di celle: 144 Prodotti QF(a): anno 2004, campagne 2007-2008 campi previsione D+0, D+1, D+2 per O3 e PM10 in formato ASCII previsione D+0, D+1, D+2 di O3 e PM10 su punti stazione in formato ASCII Workshop finale QUITSAT - Roma, 10 novembre 2009

Workshop finale QUITSAT - Roma, 10 novembre 2009 QF(a): Dati utilizzati Stazioni ozono Serie orarie e/o giornaliere 1 Gen 2000 – 31 Dec 2006 Numero di stazioni 23 (ozono) and 14 (PM10) Anni di identificazione: 2000-2003 and 2005-2006 Anno di previsione: 2004 Variabili secondarie: Simulazioni con TCAM (ozono) e mappa satellitare da MODIS (PM10). Stazioni di validazione: 502, 525, 535, 536, 542 (ozono) and 528, 542 (PM10) Stazioni PM10 Workshop finale QUITSAT - Roma, 10 novembre 2009

Workshop finale QUITSAT - Roma, 10 novembre 2009 QF(a): O3 misurato e previsto t t+1 t+2 Workshop finale QUITSAT - Roma, 10 novembre 2009

Workshop finale QUITSAT - Roma, 10 novembre 2009 QF(a): O3 mappe di previsione t (23/07/2004) Milan t+1 (24/07/2004) t+2 (25/07/2004) Workshop finale QUITSAT - Roma, 10 novembre 2009

Workshop finale QUITSAT - Roma, 10 novembre 2009 QF(a): O3 validazione del sistema Workshop finale QUITSAT - Roma, 10 novembre 2009

Workshop finale QUITSAT - Roma, 10 novembre 2009 QF(a): PM10 misurato e previsto t+1 t+1 t+2 t+2 Workshop finale QUITSAT - Roma, 10 novembre 2009

Workshop finale QUITSAT - Roma, 10 novembre 2009 QF(a): PM10 mappe di previsione t (16/12/2004) Milan t+1 (17/12/2004) t+2 (18/12/2004) Workshop finale QUITSAT - Roma, 10 novembre 2009

Workshop finale QUITSAT - Roma, 10 novembre 2009 QF(a): PM10 validazione del sistema Workshop finale QUITSAT - Roma, 10 novembre 2009

QF(b): Metodologia Chimere EMISSIONI METEO LAND USE: GLCF Antro (EMEP+CTN_ACE): NOx, SO2, CO, NMVOC, NH3, PM, BC, OC, POPs Bio: isoprene, terpeni, NO Mappa Ozono 10x10 km2 Profilo dust 00Z 12Z all PM10 speciato dust dustout inorganics SOA primary METEO MM5/ECMWF Grid FDDA MRF PBL Noah soil model Reisner 2 micro. Chimere V200709C Avvezione/diffusione Convezione Chimica gas & aero BC, OC SOA Windblown dust Sea salts LAND USE: GLCF BOUNDARY CONDITIONS Gas: LMDz-INCA, Aerosol: GOCART [IPSL, LISA, INERIS (Parigi)] Workshop finale QUITSAT - Roma, 10 novembre 2009

QF(b): Domini e prodotti IQA = max( O3/180, NO2/200, PM2.5/15 ) Previsione a scala Europea 0.5°x0.5° Previsione dominio QUITSAT 0.1°x0.1° O3 IQA O3 IQA NO2 PM10 NO2 PM10 IQA = Indice Qualità dell’Aria, dato dal massimo tra O3/180, NO2/200 e PM2.5/15, dove 180, 200 e 15 sono i valori limite di legge in ug/m3 delle tre sostanze. Quindi se IQA > 1 almeno una delle sostanze ha superato la soglia limite. Prodotti QF(b): anno 2004, campagne 2007-2008 campi di previsione D+0, D+1, D+2 formato PNG e netCDF serie temporali su punti stazione in formato ASCII Workshop finale QUITSAT - Roma, 10 novembre 2009

Workshop finale QUITSAT - Roma, 10 novembre 2009 QF(b): Caratterizzazione dei bias Europa Italia Sovrastima O3 notturno O3 Sottostima PM10 inverno Media su tutte le stazioni disponibili su Europa e Italia PM10 Workshop finale QUITSAT - Roma, 10 novembre 2009

Workshop finale QUITSAT - Roma, 10 novembre 2009 QF(b): PM10 campagna estiva CONT = dominio europeo, QUITSAT = nord italia. Si vede che: (1) la prestazione migliora passando da bassa (0.5° CONT) ad alta risoluzione (0.1° QUITSAT) e (2) la prestazione degrada col passare dei giorni (D+0  D+2). Confronto con PM10 orario da misure di Milano Bicocca. Workshop finale QUITSAT - Roma, 10 novembre 2009

Workshop finale QUITSAT - Roma, 10 novembre 2009 QF: Conclusioni QF(a): previsione stocastica Il sistema è in grado di prevedere mappe di ozono massimo giornaliero della media sulle 8 ore, e la media giornaliera di PM10 I risultati sul caso studio di Milano mostrano buoni risultati Il sistema previsionale è molto rapido. Per ottenere 3 mappe di previsione necessita di 15 secondi su un PC dual core con 4Gb di RAM. La metodologia implementata è un metodo veloce e affidabile per fornire mappe di previsione di ozono e PM in aree urbane/metropolitane. QF(b): previsione deterministica Il sistema è in grado di prevedere mappe di ozono massimo giornaliero, media giornaliera di NO2 e PM10 e IQA L’output netCDF contiene i campi 3D di tutte le specie simulate su due domini (Europa e Nord Italia) per ulteriori analisi Le prestazioni sono in linea con lo stato dell’arte dei modelli CTM: sovrastima ozono notturno e sottostima PM10 invernale Il sistema richiede circa 4 ore per l’elaborazione su un PC dual core con 4GB di RAM Il sistema non necessita di dati osservati in tempo reale in ingresso ed è facilmente estendibile ad altre regioni italiane Workshop finale QUITSAT - Roma, 10 novembre 2009

Grazie dell’attenzione!