Stima del contributo sahariano
sull’Italia nel periodo
2003-2005
-state of the artA.Pederzoli, M. Mircea, G. Zanini, S. Finardi, A. Di Sarra
ENEA MEETING, 3rd -5th March 2010
OUTLINE
• Introduzione
• Risultati:
– Identificazione degli episodi di dust
– Stima del contributo di dust allle concentrazioni di
PM10
– Riduzione del numero di superamenti giornalieri
• Conclusioni
Obiettivo:
Stima del contributo del dust Sahariano
alle concentrazioni di PM10 sull’Italia.
Definizione:
Atmospheric dust:
Fraction of the atmospheric total
suspended Particulate Matter (PM)
concentration (mgm-3) measured by air
quality monitoring networks.
Natural Sources
Lifting and transport from deserts
Vulcanic eruptions
Wild fires
Anthropogenic Sources
Roadworks and construction sites
Agricultural activities
Unpaved roads
CONCENTRAZIONE TOTALE DI PM10 MISURATA DALLA RETE DI MONITORAGGIO
Contributo naturale
di dust
Limite giornaliero fissato dalla
2008/50/EC
These exceedance can be discounted by the
State Members of the European Union (UE)
after scientific validation (EC, 2008).
Episodio di dust
COME DISCRIMINARE LA
COMPONENTE ANTROPOGENICA
DA QUELLA NATURALE?
•Analisi di speciazione chimica del particolato
•Metodi statistici
OUTLINE
• Introduzione
• Risultati:
– Identificazione degli episodi di dust nel 2003-2005
– Stima del contributo di dust allle concentrazioni di
PM10
– Riduzione del numero di superamenti giornalieri
• Conclusioni
Identificazione degli episodi di dust
•
•
•
•
•
Monitoring network measurements
Remote sensing (satellite measurements)
Numerical models
Lidar and optical properties measurements
Air mass backward trajectory analysis
01/07/2005
02/07/2005
03/07/2005
04/07/2005
05/07/2005
06/07/2005
07/07/2005
08/07/2005
09/07/2005
10/07/2005
11/07/2005
12/07/2005
13/07/2005
14/07/2005
15/07/2005
16/07/2005
17/07/2005
18/07/2005
19/07/2005
20/07/2005
21/07/2005
22/07/2005
23/07/2005
24/07/2005
25/07/2005
26/07/2005
27/07/2005
28/07/2005
29/07/2005
30/07/2005
31/07/2005
01/08/2005
02/08/2005
03/08/2005
04/08/2005
05/08/2005
06/08/2005
07/08/2005
08/08/2005
09/08/2005
10/08/2005
11/08/2005
12/08/2005
13/08/2005
14/08/2005
15/08/2005
16/08/2005
17/08/2005
18/08/2005
19/08/2005
20/08/2005
21/08/2005
22/08/2005
23/08/2005
24/08/2005
25/08/2005
26/08/2005
27/08/2005
28/08/2005
29/08/2005
30/08/2005
31/08/2005
-3
PM10 concentration m( g m )
Monitoring network measurements
PM10 concentration
July-August 2005
80
70
S. Antioco
60
50
40
30
20
10
0
days
SATELITE RETRIEVALS
Optical properties:
AOD = Aerosol Optical Depth
a = Angstrom coefficient
Satellite retrievals
Aerosol Optical Depth (AOD)
MFRSR and Lidar measurements in
Lampedusa
backscattering coefficient
8000
7500
20/07/2005 16.00.00
19/07/2005 13.20.00
18/07/2005 16.00.00
7000
6500
Altitude (m) .
6000
5500
5000
4500
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
-1,00E-06 0,00E+00 1,00E-06 2,00E-06 3,00E-06 4,00E-06 5,00E-06
-1
-1
b aer (m sr )
NUMERICAL MODELS:
SKIRON SIMULATIONS
Air mass backward trajectory analysis
Atmospheric Lagrangian model
HYSPLIT
•4-days back trajectories
•500m, 1000m,1500m trajectories
Distribuzione mensile degli eventi di dust (2003-2005)
% Month
 M 
 i 
  iNT1   100


 i 
 i 1 
Number of dust events (%)
2003-2005
Fontechiari
S.Antioco
Gherardi
La Mandria
Ispra
Passo Giovi
Lampedusa
50
45
40
(%)
35
30
25
20
15
10
5
0
Jan
Feb
March
April
May
Jun
Months
Jul
Aug
Sept
Oct
Nov
Dec
Stima del contributo alla concentrazione
di PM10
Escudero M., Querol X., Avila A., Cuevas E. (2007). Origin of the
exceedances of the European daily PM limit value in the regional
background areas of Spain. Atmos. Environ. 41, 730–744.
Per stazioni remote-rurali
(no anthropogenic
contribution):
C ij DUST  C ij TOT  RB ij
i=rural site
j=dust day
RB ij  X thmoving
percentile  30th
Calculated over the month
excluding j-days
Natural contribution to PM10 concentration
2005
32
Lazio-Fontechiari
Sardinia-S.Antioco
Emilia Romagna-Gherardi
Piemonte-La Mandria
Lombardy-Ispra
Liguria-Passo Giovi
Natural contribution to PM10 concentration
-3
(mgm )
.
28
24
20
16
12
8
4
0
Jan
Feb
March
April
May
Jun
Jul
Months
Aug
Sept
Oct
Nov
Dec
Riduzione del numero di eccedenze (> 50 mg m-3)
REDUCTION (%) 
N T  N T  RB
 100
NT
OUTLINE
• Introduzione
• Risultati
– Identificazione degli episodi di dust
– Stima del contributo di dust allle concentrazioni di
PM10
– Riduzione del numero di superamenti giornalieri
• Conclusioni
Conclusioni (1)
• Le intrusioni Sahariane sono maggiormente concentrate in
primavera (40%-45%) ed estate (35%-55%).
•
In inverno ed autunno i siti nel Nord Italia hanno registrato un
numero significativo di eventi (tra il 7% e il 10% in Gennaio e
Febbraio) .
•
Il numero maggiore di intrusioni è stato registrato sull’isola di
Lampedusa in estate (57% del totale).
• il contributo mensile delle polveri sahariane alle concentrazioni
di PM10 varia tra 1 mg m-3 e 10 mg m-3 nel 2005 e tra 1 mg m-3 e
8 mg m-3 nel 2003; nel 2004 è < 5 mgm-3 per tutti i siti.
• La riduzione (%) nel numero di eccedenze del limite giornaliero
varia da stazione a stazione: tra il 20% e il 50% nel in 2005 e
tra il 5% e 25% nel 2003 e 2004.
Conclusioni (2)
Limiti:
• Mancanza di dati di speciazione chimica
per il PM10, necessari per la validazione
della metodologia sull’Italia.
• Incertezze dovute alla parziale mancanza
di misure di concentrazione di PM10.
• L’analisi allo stato attuale è limitata a sette
stazioni.  assenza di stazioni in Sud
Italia  molte regioni (i.e. Sicilia) non sono
rappresentate.
Pederzoli A., M. Mircea, Finardi S. di Sarra A., Zanini G. – Quantification
of Saharan dust contribution to PM10 concentrations over Italy in 20032005 (submitted).
Guidance on the quantification of the contribution of natural sources under
the EU Air Quality Directive 2008/50/EC, Draft version