X Expert Panel Emissioni da Trasporto su Strada San Donato Milanese, 21 giugno 2005

1. X Expert Panel Emissioni da Trasporto su Strada San Donato Milanese, 21 giugno 2005 Analisi comparata di tre diversi approcci di applicazione dei modelli di dispersione CALPUFF e CALINE su di un'area urbana Marco Bedogni, Annalisa Tanzarella Agenzia Mobilità e Ambiente S.r.l. – Milano marco.bedogni@ama-mi.it , annalisa.tanzarella@ama-mi.it Giuseppe Maffeis TerrAria S.r.l. – Milano g.maffeis@terraria.com Cesare Pertot CESI S.p.a. – Milano pertot@cesi.it

2. Inquadramento del lavoro • Nell’ambito delle attività svolte dal CTN-ACE (Centro Tematico Nazionale Atmosfera Clima ed Emissioni) in relazione alla modellistica di dispersione, nel 2003 il gruppo di lavoro della task modelli ha predisposto un esercizio di confronto tra modelli di dispersione a scala urbana e dati sperimentali, con la finalità di quantificare l’incertezza associata ai modelli di qualità dell’aria. • Per l’intercomparazione dei modelli il CTN-ACE ha predisposto un dataset comune di dati di ingresso, che dopo essere stato utilizzato in una prima fase internamente alla task dalle ARPA partecipanti, è stato distribuito ai soggetti pubblici e privati che avevano aderito all’iniziativa.

3. Il caso di studio L’area di studio prescelta per l’intercomparazione modellistica è quella del comune di Brescia, città di circa 200’000 abitanti che si estende prevalentemente in area pianeggiante a ridosso della fascia collinare prealpina. L’esercizio è consistito in simulazioni di lungo periodo (un anno) per due inquinanti, CO e NOx.

4. I dati comuni di input • Per l’intercomparazione modellistica il CTN-ACE ha messo a disposizione dei partecipanti il seguente dataset: • dati meteorologici (temperatura, intensità e direzione vento, classe stabilità, altezza di rimescolamento, grandezze di scala descrittive della turbolenza, radiazione, copertura nuvolosa..) ricostruiti utilizzando il modello meteorologico diagnostico CALMET; • i parametri fisiografici (orografia, rugosità, albedo ..) utilizzati anche da CALMET; • le concentrazioni (CO, NOx) di confronto misurate da una stazione della rete di monitoraggio della qualità dell’aria posta in zona centrale e rappresentativa dell’inquinamento medio urbano.

5. I dati comuni di input: le emissioni I dati di emissione sono stati forniti ai partecipanti sia per le sorgenti lineari (948 archi stradali) sia per alcune sorgenti puntuali (6 sorgenti di NOx, rappresentate con un cerchio, e 2 sorgenti di CO, rappresentate con un rombo). Le emissioni da traffico sono state stimate dal CTN-ACE utilizzando la metodologia COPERT III.

6. I dati comuni di input: le emissioni La maggior parte delle emissioni di monossido di carbonio e quasi la metà delle emissioni di ossidi d’azoto utilizzate per l’intercomparazione modellistica sono dovute al traffico veicolare.

7. Inquadramento del lavoro • Dal punto di vista degli autori di questa presentazione, la partecipazione all'esercizio ha costituito un'opportunità per applicare semplici modelli di dispersione di pubblico dominio su un comune dataset di input relativo a un ambito urbano, ambito nel quale il traffico ha ormai assunto una grande importanza in termini di contributo emissivo. • In questo modo si sono potute valutare le prestazioni dei modelli (anche dal punto di vista degli obiettivi di qualità di cui al DM n.60/2002) in funzione esclusivamente delle modalità di esecuzione dell'esercizio (trattamento del dato di emissione, passo della griglia di calcolo, opzioni del modello di dispersione ecc..). • I modelli applicati in questo contesto sono stati CALPUFF v.5.7 (Scire et al., 2000) e CALINE v.3 (Benson, 1979).

8. I modelli di dispersione CALPUFF versione 5.7 è un modello matematico a "puff" non stazionario per il calcolo della dispersione di inquinanti atmosferici rilasciati da diverse tipologie di sorgenti emissive (puntuali, areali, lineari, volumetriche). Sono inclusi algoritmi per il trattamento della deposizione secca e umida, nonché di particolari situazioni quali building downwash per edifici presenti nelle vicinanza delle sorgenti puntuali, terreno complesso ecc.. Inoltre include un algoritmo specifico per le situazioni di calma di vento, durante le quali il modello lascia immobili tutti i "puff".

9. I modelli di dispersione CALINE (California Line Source Dispersion Model) versione 3 è un modello matematico gaussiano stazionario per il calcolo della dispersione di inquinanti primari rilasciati dal traffico veicolare trattato come sorgente lineare. Ciascun arco stradale viene diviso dal modello in una serie di elementi emissivi e la concentrazione a ciascun recettore è la somma dei contributi dei diversi elementi. Il modello non considera la presenza di ostacoli né riesce a trattare le situazioni di calma di vento.

10. Le configurazioni modellistiche

11. Il trattamento delle emissioni

12. I risultati ottenuti

13. I risultati ottenuti: il CO

14. I risultati ottenuti: gli NOx

15. I risultati ottenuti

16. CONCLUSIONI Le attività di simulazione modellistica per lo studio su lungo periodo della dispersione di inquinanti atmosferici in ambito urbano possono essere condotte in maniera sufficientemente buona anche con modelli lagrangiani e con semplici informazioni meteorologiche. In questo modo possono essere soddisfatti anche i criteri del DM n.60/2002, allegato X, per le concentrazioni medie annue. Risultati migliori possono essere ottenuti utilizzando in input dati meteorologici bi- o tridimensionali, e (nel caso di aree caratterizzate da venti mediamente deboli come la Pianura Padana) trattando in maniera adeguata le condizioni di stabilità atmosferica.

17. RINGRAZIAMENTI • Gli autori ringraziano il CTN-ACE per aver fornito i dati utilizzati per questo studio. • Il contributo CESI a questo lavoro è stato realizzato nell'ambito delle attività di ricerca sul Sistema Elettrico (decreto M.I.C.A. 28.02.2003 e precedenti).