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
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
Diagramma S/S Forecasting
Prodotti EO - QM1v3,
non EO DG-ARPAGASPM,
Campi meteo
elaborati previsti INEO-METEO
previsti
Richiesta
elaborazione
Prodotti QFv3(a),
QFv3(b)
QFv3(a)
Richiesta
dati
Gestore
Previsione
Richiesta prodotti Mod3_CF
Prodotti EO - QM1v3,
non EO - DG-ARPAGASPM,
Campi meteo elaborati previsti INEO-METEO previsti
Richiesta prodotti
Mod3_Forecasting
Campi meteo
elaborati previsti INEO-METEO previsti
Mod3_CF
Mod3_Forecasting
QFv3(b)
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
t
INPUT
DISPONIBILI:
Ozono, PM10,
Temperatura,
Simulazione da modelli
Deterministici, …
Sistema di
previsione
t+1
t+2
Workshop finale QUITSAT - Roma, 10 novembre 2009
Previsione di
Max 8h O3
PM10
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
QF(a): Dominio di studio e prodotti
Area metropolitana di Milano (uso del suolo)
5160
5140
5120
5100
5080
5060
5040
5020
5000
4980
4960
460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680
•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
QF(a): Dati utilizzati
Stazioni ozono
576
5060000
542 512
5050000
555
554
551
513
543
541
505
530
536
510
5040000
547
502 531
528
546
525
5030000
5020000
601
535
545
5010000
490000
500000
510000
520000
530000
576
5060000
542
543
5050000
513
558
5045000
502
528
546
531
5030000
5025000
5020000
Variabili secondarie:
Simulazioni con TCAM (ozono) e mappa
satellitare da MODIS (PM10).
536
5040000
5035000
Anni di identificazione:
2000-2003 and 2005-2006
Anno di previsione:
2004
5065000
554
Numero di stazioni
23 (ozono) and 14 (PM10)
540000
Stazioni PM10
5055000
Serie orarie e/o giornaliere
1 Gen 2000 – 31 Dec 2006
601
600
644
Stazioni di validazione:
502, 525, 535, 536, 542 (ozono) and 528, 542
(PM10)
5015000
490000
500000
510000
520000
530000
540000
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
QF(a): O3 mappe di previsione
t
•Milan
(24/07/2004)
(23/07/2004)
t+1
t+2
(25/07/2004)
Workshop finale QUITSAT - Roma, 10 novembre 2009
QF(a): O3 validazione del sistema
Workshop finale QUITSAT - Roma, 10 novembre 2009
QF(a): PM10 misurato e previsto
t+1
t+1
t+2
Workshop finale QUITSAT - Roma, 10 novembre 2009
t+2
QF(a): PM10 mappe di previsione
t
•Milan
(17/12/2004)
(16/12/2004)
t+1
t+2
(18/12/2004)
Workshop finale QUITSAT - Roma, 10 novembre 2009
QF(a): PM10 validazione del sistema
Workshop finale QUITSAT - Roma, 10 novembre 2009
QF(b): Metodologia
EMISSIONI
Antro (EMEP+CTN_ACE): NOx, SO2, CO,
NMVOC, NH3, PM, BC, OC, POPs
Bio: isoprene, terpeni, NO
METEO
Chimere
MM5/ECMWF
• Grid FDDA
• MRF PBL
• Noah soil model
• Reisner 2 micro.
V200709C
LAND USE: GLCF
Profilo
speciato
dust km2
MappaPM10
Ozono
10x10
12Z
• Avvezione/diffusione
• Convezione
• Chimica gas & aero
• BC, OC
• SOA
• Windblown dust
• Sea salts
dust
dustout
inorganics
SOA
primary
all
00Z
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 dominio
QUITSAT 0.1°x0.1°
Previsione a scala
Europea 0.5°x0.5°
O3
IQA
NO2
PM10
O3
IQA
NO2
PM10
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
QF(b): Caratterizzazione dei bias
Europa
Italia
O3
Sovrastima
O3 notturno
PM10
Sottostima
PM10 inverno
Workshop finale QUITSAT - Roma, 10 novembre 2009
QF(b): PM10 campagna estiva
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!