costruzione di una base dati storica dei campi di vento sulla provincia di torino realizzazione del...
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Costruzione di una base dati storica dei campi di vento sulla Provincia di
TorinoRealizzazione del progetto
-20 -10 0 10 20 30Tem perature (C)
0
1000
2000
3000
4000
5000
heig
ht (
m)
a.g.
l.
01/12/1999 12:0002/12/1999 12:0003/12/1999 06:0004/12/1999 12:00
M ilano - L inate SoundingsS. Finardi
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Articolazione del progetto1. Raccolta, analisi e selezione delle osservazioni meteorologiche.
2. Costruzione della catena di modelli meteorologici: MINERVE + SURFPRO + Convertitore.
3. Esecuzione di simulazioni preliminari.
4. Costruzione di un Data-Base di campi di vento, temperatura e turbolenza atmosferica con risoluzione di 1 km e su base oraria.
5. Costruzione di un software interattivo per l’estrazione dei dati dal Data-Base.
6. Verifica di qualità del Data-Base.
7. Estrazione di mappe di ventosità del territorio provinciale.
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Schema elaborazione
Dati meteorologici della rete di rilevamento della Provincia
MINERVE+
SURFPRO
Dati meteorologicidel Servizio Meteorologico Regionale
Dati sinotticidel SMAMed analisi ECMWF
Data Base:Vento,temperatura,Stabilità,turbolenza
Osservazioni locali:radiazione solare
Orografia euso del suolo
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Analisi e selezione delle osservazioni meteorologiche
Dati meteorologici disponibili:
• Analisi ECMWF;
• Dati dell’Aeronautica Militare: SYNOP, TEMP;
• Osservazioni della rete meteorologica regionale (Regione Piemonte);
• Osservazioni della rete di qualità dell’aria della Provincia di Torino
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Osservazioni meteorologiche (1)
1
2
3
4
5
6
7
8
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1119
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102 103
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140 141
142143146148149
150151152 153
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174175 176
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294298
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308309
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355 356
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250 300 350 400 450 500 5504850
4900
4950
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5050
5100
5150
5200
16059
16061
16144
M ILANO
CUNEO
PAYERNE
123 Rete R egione P iem onte
Synop
Tem p
EC M W F
----- D om inio d i C alcolo
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Osservazioni meteorologiche (2)
3
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102103
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108109
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142143
146148149
150151
152 153
158
174180
195
201
204
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4940
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4990
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310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440
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146148
150151
152 153
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261273
317
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Selezione delle postazioni meteo
Criteri di selezione:
• numerosità dei dati;
• rappresentatività spaziale delle osservazioni;
• eventuale ridondanza di postazioni rispetto alla risoluzione di calcolo;
• confronto con le postazioni vicine;
• analisi delle simulazioni di prova
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Dati meteorologici utilizzati
1) Le Selle; 2) Pietrastretta; 3) Finiere; 4) Prarotto;
5) Clot della Somma; 6) Beinasco; 7) Settimo;
8) Chieri; 9) Druento.
Postazioni escluse
Vento:
• Profili ECMWF;
• Osservazioni al suolo (reti Provincia, Regione, SMAM);
Temperatura:
• Profili SMAM Milano-Linate;
• Osservazioni al suolo (reti Provincia, Regione, SMAM);
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Modelli MeteorologiciMINERVE
Modello diagnostico di tipo Mass Consistent
Ricostruzione dei parametri di scala della turbolenza atmosferica, classi di stabilità e altezza di rimescolamento a partire dai campi di vento, temperatura e dalle caratteristiche
della superficie
SURFPROPre-processore meteorologico
diagnostico
Ricostruzione dei campi 3D di vento e temperatura a partire da osservazioni al suolo e in quota, orografia e rugosità superficiale
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Dominio di Calcolo
4950
4960
4970
4980
4990
5000
5010
5020
5030
5040
5050
UT
M Y
(km
)
310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430
UTM X (km )
Dimensione: 125 x 105 km2
Risoluzione: 1 km
Livelli verticali: 25z_min = 12 mz_max = 10800 m
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Orografia e Rugosità Superficiale
320 340 360 380 400 420
4960
4980
5000
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5040
0.05 0.25 0.45 0.65 0.85 1.05 1.25
Provincia di Torino - Orografia
4960
4980
5000
5020
5040
UT
M Y
(km
)
320 340 360 380 400 420
UTM X (km )
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Simulazioni preliminari
Scopi:
• definizione dei parametri di controllo delle simulazioni: (ad es. scelta della modalità di interpolazione);
• verifica del set di osservazioni selezionate;
Periodi selezionati:
• 20-31/01/2000 - superamenti della soglia di attenzione per NO2 nel periodo 28-31. Föhn sulla regione alpina il 29-30.
• 15-25/07/1999 - superamenti della soglia di attenzione per le concentrazioni medie orarie di O3.
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Campo di vento superficiale
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Radiazione e Stabilità
30/01/2000 15:00
Solar radiation MO Length
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Base Dati
Periodo coperto: 01/06/1999 - 31/05/2000;
Risoluzione spaziale: 1 km;
Strato atmosferico coperto: 2000 m;
frequenza temporale: 1 ora;
Variabili 3D:1. velocità (m/s) e direzione (deg) vento;2. temperatura (K);
Variabili 2D:1. radiazione solare globale (W/m2),2. flusso di calore sensibile (W/m2),3. friction velocity - u* (m/s),4. lunghezza di Monin-Obukhov (m),5. velocità di scala convettiva - w* (m/s),6. altezza di rimescolamento (m),7. classe di stabilità di Pasquill/Gifford/Turner.
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Confronto Rose dei Venti - Consolata
0
45
90
135
180
225
270
315
0 5 10 15 20
Calcolato 30m
Misurato
Rosa dei ventiPostazione: ConsolataAnno 1999/2000
Consolata
0
10
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30
40
50
60
v<1 1<v<2 2<v<3 3<v<4 4<v<5 v>5
Velocità del vento (m/s)
Fre
qu
en
za (
%)
Calcolato (30m)
misurato
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Confronto Rose dei Venti - Avigliana
0
45
90
135
180
225
270
315
0 5 10 15 20 25 30
Calcolato
Misurato
Rosa dei ventiPostazio ne: AviglianaAnno 1999/2000
Avigliana
0
10
20
30
40
50
60
v<1 1<v<2 2<v<3 3<v<4 4<v<5 v>5
Velocità del vento (m/s)
Fre
qu
en
za (
%) Calcolato (10m)
misurato
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Confronto Rose dei Venti - Bauducchi
0
45
90
135
180
225
270
315
0 5 10 15 20
Calco latoMisura to
Rosa dei ventiPo stazione: BauducchiAnno 1999/2000
Bauducchi
0
10
20
30
40
50
60
v<1 1<v<2 2<v<3 3<v<4 4<v<5 v>5
Velocità del vento (m/s)
Fre
qu
en
za (
%) Calcolato (10m)
misurato
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Confronto Statistico dei Venti
Postazione ConsolataPino
TorineseSalbertrand Avigliana Bauducchi Baldissero
Errore medio(m/s)
0.19 0.11 0.80 0.10 0.17 0.11
BIAS(m/s)
-0.08 -0.001 0.78 0.03 -0.14 0.09
FB-0.06 -0.001 0.29 0.02 -0.12 0.08
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Verifica di qualità dei risultati (1)
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Verifica di qualità dei risultati (2)Velocità del vento a 10 m etri Valori m edi annualiConfronto con le osservazioni
4960
4980
5000
5020
5040U
TM
Y (
km)
320 340 360 380 400 420
U TM X (km )
0 1 2 3 4 5
m /s
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Mappe anemologiche (1)
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Mappe anemologiche (2)
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Mappe anemologiche (3)
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Schema estrazione
ESTRATTORE
Serie storiche didati meteorologici orari
Variabili di Input(coordinate dei punti di estrazione, quote, ..)
Data Base:Vento,temperatura,Stabilità,turbolenza
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Interfaccia Grafica di Estrazione (1)
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Interfaccia Grafica di Estrazione (2)
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Esempio di file estratto
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Possibili Sviluppi Futuri
Ricostruzione dei campi meteorologici su altre aree
Utilizzo di tecniche modellistiche avanzate:
• modelli meteorologici non-idrostatici;
• tecniche di assimilazione dati;
• utilizzo di differenti tipologie di osservazioni (immagini da satellite, remote sensing, radar, …) per la produzione di reanalisi a piccola scala;