prodotti del sottosistema previsione quitsat v. singh, c. carnevale, g.finzi, e. pisoni, m. volta...

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. ViscontiCETEMPS – Università degli Studi dell’Aquila

Workshop finale QUITSATRoma, ASI, 10 novembre 2009

Il futuro simulato dai computer …

Workshop finale QUITSAT - Roma, 10 novembre 2009

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

Diagramma S/S Forecasting


GestorePrevisione

Mod3_Forecasting

Richiestaelaborazione

Mod3_CF

Richiesta prodotti Mod3_CF

Richiestadati

Richiesta prodottiMod3_Forecasting

Prodotti EO - QM1v3,non EO - DG-ARPAGASPM,

Campi meteo elaborati previsti -INEO-METEO previsti

Campi meteoelaborati previsti -

INEO-METEO previsti

QFv3(a)

QFv3(b)

Prodotti -QFv3(a),QFv3(b)

Prodotti EO - QM1v3,non EO -

DG-ARPAGASPM,Campi meteo

elaborati previsti -INEO-METEO

previsti

QF(a): Scopo della metodologia


Sistema di previsione

t

t+1

t+2

Previsione di

Max 8h O3PM10

INPUT DISPONIBILI:Ozono, PM10,Temperatura,

Simulazione da modelli Deterministici, …

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

QF(a): Metodologia


Dominio con stazioni di misura

Previsioni puntuali (reti neurali)

Mappe di previsione (tecniche geostatistiche)

Spazializzazione delle previsioni

t

t+1

t+2

Previsioni puntuali

QF(a): Dominio di studio e prodotti


Dominio: 60km x 60km

Risoluzione spaziale: 5km x 5km

Numero di celle: 144

Area metropolitana di Milano (uso del suolo)

460480500520540560580600620640660680

4960

4980

5000

5020

5040

5060

5080

5100

5120

5140

5160

•Milan

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

QF(a): Dati utilizzati


490000 500000 510000 520000 530000 5400005010000

5020000

5030000

5040000

5050000

5060000

502

525

535

536

542

505

510

512

513

528

530

531

541543

545

546

547

551

554555

576

601

Stazioni ozono Serie orarie e/o giornaliere

1 Gen 2000 – 31 Dec 2006

Numero di stazioni23 (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)

490000 500000 510000 520000 530000 540000

5015000

5020000

5025000

5030000

5035000

5040000

5045000

5050000

5055000

5060000

5065000

502

513

531

536

543

546

554

558

576

600

601644

528

542

Stazioni PM10

QF(a): O3 misurato e previsto


t+1

t+2

t

QF(a): O3 mappe di previsione


t

t+2

(23/07/2004)

(24/07/2004)

(25/07/2004)

t+1

•Milan

QF(a): O3 validazione del sistema


QF(a): PM10 misurato e previsto


t+2

t+1

t+2

t+1

QF(a): PM10 mappe di previsione


t

t+2

(16/12/2004)

(17/12/2004)

(18/12/2004)

t+1

•Milan

QF(a): PM10 validazione del sistema


QF(b): Metodologia


ChimereV200709C

• Avvezione/diffusione• Convezione

• Chimica gas & aero• BC, OC

• SOA• Windblown dust

• Sea salts

EMISSIONIAntro (EMEP+CTN_ACE): NOx, SO2, CO,

NMVOC, NH3, PM, BC, OC, POPsBio: isoprene, terpeni, NO

METEOMM5/ECMWF• Grid FDDA• MRF PBL

• Noah soil model• Reisner 2 micro.

LAND USE: GLCF

BOUNDARY CONDITIONSGas: LMDz-INCA, Aerosol: GOCART

[IPSL, LISA, INERIS (Parigi)]

Mappa Ozono 10x10 km2Profilo dust

00Z

12Z

all

PM10 speciato

dustdustoutinorganicsSOAprimary

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

NO2 PM10

IQAO3

NO2 PM10

IQA

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

QF(b): Caratterizzazione dei bias


O3

PM

10

Europa Italia

Sovrastima O3 notturno

Sottostima PM10 inverno

QF(b): PM10 campagna estiva


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

Grazie dell’attenzione!

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