L’incertezza delle emissioni da traffico
Grandi incertezze nelle emissioni da traffico
• Nei dati a disposizione (parco circolante, percorrenze, ecc)
• nella metodologia (es. ruolo dei cicli di guida…)
• nei fattori di emissione in generale (pochi dati, in particolare per il
PM da scappamento e da pneumatici, freni, abrasione asfalto)
• nei fattori di emissione reali dei mezzi pesanti
• Per il PM: set di fattori di emissione europei disponibili da ottobre
2001; sostanziale assenza di dati misurati in Italia
• Incertezza sul carico dei veicoli pesanti e influenza sulla stima delle
emissioni.
• ruolo della risospensione ?
• km percorsi / Carburanti effettivamente consumati ?
È difficile valutare il contributo dei veicoli alla formazione di PM10
secondario (da reazioni chimiche secondarie e da condensazione).
In particolare non è chiaro l’effetto dell’NH3 emesso in ambito
urbano
È difficile valutare la risospensione delle polveri presenti sull'asfalto
provocata dal passaggio dei veicoli, in quanto le metodologie
disponibili (US-EPA) forniscono ancora stime con un elevato grado
di incertezza.
Non sono disponibili dati per valutare con precisione la differenza
fra le emissioni in funzione delle diverse tecnologie adottate e
quindi dell'anno di immatricolazione, nonché delle emissioni
Quali sono i parametri più influenti sull’incertezza della stima ?
Incertezza nella funzione interpolante
Curva
interpolante
Esempio
L’equazione proposta dal COPERT per stimare i fattori di
emissione è il risultato dell’interpolazione di punti ricavati
da prove sperimentali. I risultati di tali prove sono molto
dispersi (dev st. : 0.03 - 0.9).
Incertezza nel ciclo di guida e classi di veicoli
CICLI DI GUIDA
Sono disponibili due tipologie di
cicli:
legislativi (ECE 15, EUDC e
NEUDC);
reali.
CLASSI DI VEICOLI
LDV
HDV
I cicli di guida utilizzati dal metodo COPERT potrebbero essere
diversi da quelli rappresentativi delle reali condizioni di guida.
Cicli di guida
Legislativi
UDC
EUDC
Reali
ARTEMIS urbano
ARTEMIS extraurbano
ARTEMIS autostradale
esempio ARTEMIS urban
70
Ve hic le sp e e d (k m/ h)
Urban dense
Free-flow urban
Congested, stop
60
Congested,
Flowing
low speed
stable
50
40
30
20
10
0
0
10 0
20 0
30 0
40 0
5 00
6 00
7 00
C y c le tim e ( s )
8 00
90 0
1 00 0
Incertezza: carico dei veicoli pesanti
Il COPERT calcola i fattori di emissione dei veicoli commerciali
pesanti ipotizzando che siano carichi al 50%.
Il COPERT propone la seguente formula per stimare l’effetto del
carico dei veicoli, da moltiplicare per il fattore di emissione:
FE  FE(50%) *[1  2c f *
Coefficiente di
Correzione
l p  50
100
]
Peso percentuale
effettivo del
veicolo
Le distribuzioni di probabilità sono una
rappresentazione di variabilità e incertezza
Variabilità:
descrive l’eterogeneità spaziale
o temporale di un parametro ed
è una caratteristica del sistema
considerato.
Numero di veicoli
Velocità
Incertezza:
descrive l’effetto sulla qualità
del risultato della non completa
informazione o conoscenza
relativa ai parametri e dal grado
di adeguatezza del metodo di
valutazione utilizzato.
Fattore di emissione
Velocità
Carico dei veicoli
L’analisi dell’incertezza delle emissioni da traffico:
il caso dei veicoli commerciali in Lombardia
VII EXPERT PANEL “Emissioni da trasporto su strada”
Cinzia Pastorello, Stefano Caserini, Michele Giugliano
Politecnico di Milano, DIIAR, Sez. Ambientale
APPLICAZIONE DEL METODO PROBABILISTICO
Sequenza delle operazioni
Definizione delle distribuzioni
dei parametri in ingresso
Simulazione Monte Carlo
Generazione distribuzione dei risultati
Analisi dell’incertezza
Analisi di sensitività
Distribuzioni di probabilità delle emissioni
complessive
Mean
Median
Mode
Standard Deviation
Variance
Skewness
Kurtosis
Coeff. of Variability
Range Minimum
Range Maximum
Range Width
Mean Std. Error
NOx (t/a) PM (t/a) CO (t/a)
1346
11489
17560
1315
11222
17247
------197
1440
1589
38840
2073981
2523686
11,34
4,33
3,66
315,22
68,12
40,66
0,15
0,13
0,09
1000
8690
14675
8928
48602
48041
7928
39911
33367
1,97
14,4
15,89
Forecast: Emissione annua NOx
10.000 Trials
165 Outliers
322
,024
241,5
,016
161
,008
80,5
,000
0
14000
16000
18000
20000
22000
t/anno
Forecast: Emissione annua CO
10.000 Trials
Frequency Chart
,032
Forecast: Emissione annua PM
Frequency Chart
123 Outliers
10.000 Trials
Frequency Chart
81 Outliers
,035
354
,036
363
,027
265,5
,027
272,2
,018
177
,018
181,5
,009
88,5
,009
90,75
0
,000
,000
8000
10000
12000
t/anno
14000
16000
0
900
1150
1400
t/anno
1650
1900
Emissioni di polveriOverla
suy un
generico arco
Chart
Frequency Comparison
Provinciale
, 291
Emissione annua PM (prov inciale)
Statale storica
Autostrada
Emissione
annua PM (autostrada)
Superstrada
Em
issione annua PM (superstrada)
Tangenziale
Emissione
annua PM (t angenziale)
Emissione annua PM (st at ale storica)
, 218
, 146
SS attraversamento
SS secondaria
Emissione annua PM (st at ale secondaria
, 073
Emissione annua PM (st at ale storica)
, 000
0
250
500
Kg km-1 a-1
750
1000
Conclusioni dell’analisi delle incertezze
Le emissioni di polveri sono le più condizionate
dalle fonti di incertezza considerate.
L’incertezza delle emissioni dei veicoli
commerciali leggeri è maggiore di quella dei
veicoli commerciali pesanti.
L’incertezza delle emissioni sulle strade
extraurbane è maggiore o uguale a quella delle
emissioni sulle strade a scorrimento veloce.
Analisi di sensitività delle emissioni di PM per
veicolo e tipo di strada: HDV
Analisi di sensitività delle emissioni di polveri per veicolo Copert 55
(conventional con peso a pieno carico 7,5-12t) sulle superstrade e sulle provinciali.
velocità mattino feriale inverno
-,37
velocità mattino feriale primavera
-,29
velocità pomeriggio feriale inverno
-,27
velocità mattino feriale autunnale
-,22
velocità pomeriggio feriale autunno
-,20
velocità pomeriggio feriale primavera
-,18
velocità sera feriale inverno
-,17
velocità sera feriale primavera
-,17
velocità pomeriggio feriale estate
-,17
incertezza fattore di emissione
,16
velocità mattino feriale estate
-,15
velocità sera feriale inverno
-,13
incertezza carico
,13
velocità sera feriale estate
-,10
velocità notte feriale primavera
-,09
-1
-0,5
0
Measured by Rank Correlation
0,5
1
Analisi di sensitività delle emissioni
di PM per tipologia di strada (in termini di contributi alla
varianza)
SS
Statale
Statale
Attraversa
Fonti di incertezza e variabilità Autostrada Superstrada Tangenziale Storica Secondaria Provinciale mento
variabilità velocità
9,70%
12,80%
24,30%
3,20%
2,30%
5,00%
7,80%
incertezza velocità
74,40%
92,00%
72,30%
78,80%
incertezza fattore di emissione LDV
90,10%
86,10%
74,40%
22,10%
5,30%
22,50%
13,40%
HDV
0,10%
0,40%
0,30%
0,20%
<0,1%
0,10%
<0,1%
Totale 90,20%
86,50%
74,70%
22,30%
5,30%
22,60%
13,40%
0,10%
0,40%
0,10%
<0,1%
incertezza carico
0,10%
0,70%
1,00%
Sulle strade a scorrimento veloce il contributo maggiore alla varianza
delle emissioni spetta all’incertezza dei fattori di emissione e, in
particolare quelli dei veicoli commerciali leggeri. Segue la variabilità
della velocità. Il contributo del carico è ininfluente.
Sulle strade extraurbane il ruolo decisivo spetta alla variabilità della
velocità.
Analisi di sensitività delle emissioni
di polveri in Lombardia
Analisi di sensitività
Emissione annua PM
incertezza fattore di emissione (45)
52,9%
incertezza velocità (v>40km/h)
38,9%
incertezza velocità (v<40km/h)
1,6%
velocità pomeriggio feriale primavera(>16t) A 0,2%
velocità pomeriggio feriale autunno(>16t) A
0,1%
incertezza fattore di emissione (55)
0,1%
velocità sera feriale
- autunno (7,5-16t) T
0,1%
incertezza carico (7,5 -16t)
0,1%
incertezza fattore di emissione (49)
0,1%
velocità mattino feriale
autonno (3,5-7,5t) T 0,1%
velocità pomeriggio feriale autunno (SS A)
0,1%
incertezza carico (3,5 -7,5t)
0,1%
velocità notte feriale autonno (Provinciale)
0,1%
0%
25%
50%
75%
Measured by Contribution to Variance
100%
Analisi di sensitività delle
emissioni di CO in Lombardia
Emissione annua CO
9000
incertezza velocità (>40km/h)
incertezza fattore di emissione (45)
incertezza fattore di emissione (42)
10000
11000
1,16
12000
13000
0,60
0,67
1,38
0,68
1,37
velocità f.p.p (LDV) A
74
129
velocità f.a.p (LDV) A
84
124
velocità f.i.p (LDV)A
84
124
velocità f.e.p (LDV) A
79
127
incertezza carico (7,5-16t)
47,2
72,8
incertezza fattore di emissione (46)
0,31
velocità f.a.s (LDV) A
86
incertezza fattore di emissione (43)
0,45
velocità f.a.m (LDV) A
81
125
velocità f.p.s (LDV) A
76
129
1,93
124
1,70
14000
Analisi di sensitività delle
emissioni di NOx in Lombardia
Emissione annua NOx
[t a-1]
14000
15000
16000
incertezza velocità (>40km/h)
1,40
incertezza fattore di emissione (46)
0,31
incertezza fattore di emissione (45)
0,64
incertezza fattore di emissione (42)
incertezza velocità (<40km/h)
0,37
1,18 t
17000
18000
0,60
1,93
1,42
1,83
0,57
incertezza fattore di emissione (49)
0,83
1,18
incertezza fattore di emissione (52)
0,89
1,12
incertezza carico (16-32t)
63,6
76,4
incertezza carico (3,5-7,5)
30,8
69,2
incertezza carico (7,5-16)
47,2
72,8
Downside
Upside
Conclusioni sull’analisi di sensitività
Per le emissioni complessive:
PM
CO
NOx
Incertezza velocità
Molto
rilevante
Molto
Rilevante
Molto
rilevante
Incertezza fattori di
emissione
Molto
rilevante
Rilevante
Molto
rilevante
Incertezza carico
Poco rilevante
Poco rilevante
Rilevante
Variabilità velocità
Poco rilevante
Rilevante
Poco rilevante
Per le emissioni dei veicoli commerciali pesanti rimane determinante
l’incertezza della velocità, ma emerge la rilevanza dell’incertezza del carico
dei veicoli e dei fattori di emissione per CO e NOx.
Le emissioni di polveri sono le più condizionate
dalle fonti di incertezza considerate.
L’incertezza delle emissioni dei veicoli
commerciali leggeri è maggiore di quella dei
veicoli commerciali pesanti.
L’incertezza della velocità media e l’incertezza
dei fattori di emissione (soprattutto dei veicoli
commerciali leggeri) sono determinanti nella
stima dell’incertezza delle emissioni.
Il contributo del carico dei veicoli incide sulle
emissioni dei veicoli commerciali pesanti, ma con
variazioni percentuali inferiori al 6%.
Dati di carburanti: incertezze sulle vendite e sugli effettivi consumi
Dati di carburanti: differenza fra vendite regionali e consumi
Dati uff. carburante – RL
(tonnellate)
1.565.357
1.745.009
1.932.851
2.087.935
2.292.156
2000
2001
2002
2003
2004
Dati MAP
(tonnellate)
1.632.540
1.813.676
1.970.889
2.177.552
2.290.748
2000
2001
2002
2003
2004
Dati MAP Dati uff. carburante – RL
differenza MAP-RL
(tonnellate)
(tonnellate)
2.696.585
2.614.802
+3,1%
2.713.989
2.530.885
+7,2%
2.646.217
2.457.281
+7,7%
+5,4%
2.467.910
2.342.404
2.284.212
2.289.449
-0,2%
differenza MAP-RL
+4,3%
+3,9%
+2,0%
+4,3%
-0,1%
gasolio
benzina
Apprezzabili differenze a livello regionale
Dati di carburanti: differenza fra vendite regionali e consumi BP / 3
Importanti differenze a livello
provinciale ! (- 110 % + 11 %)
Confronto fra i dati di 5 regioni del Nord Italia 1/4
LOMBARDIA
Abitanti
Estensione (km^2)
Densità popolazione (ab/km^2)
Automobili
Numero veicoli immatricolati
Estensione grafo (km)
FRIULI
VENEZIA
GIULIA
TOTALE
9,475,202
4,352,828
4,242,517
4,738,313
1,212,602
24,021,462
23,863
25,399
22,123
18,186
7,845
97,416
397
171
192
261
155
247
2,701,781
2,536,380
2,782,367
734,169
14,307,545
569,899
290,907
282,223
298,427
69,998
1,511,454
Veicoli pesanti > 3.5 t e autobus
147,862
72,412
77,768
89,892
16,094
404,028
Ciclomotori (< 50 cm3)
803,476
528,836
-
1,332,312
Motocicli (> 50 cm3)
781,418
279,296
370,321
342,914
-
1,773,949
1,946
1,663
1,196
541
470
5,816
Strade extraurbane
18,389
9,399
16,110
9,887
10,648
64,433
Automobili
44,973
15,161
21,205
29,016
9,760
120,115
3,324
3,078
2,702
3,112
1,392
13,609
3,652
847
7,043
937
449
12,928
Autostrade
5,229
-
5,229
3,576
-
4,438
848
14
Benzina
2,243,160
987,521
1,110,816
1,090,749
378,036
5,810,282
Diesel
3,869,045
1,723,910
2,701,274
2,114,855
375,306
10,784,390
Benzina
1,204,146
516,851
713,886
217,932
347,003
2,999,818
Diesel
2,384,984
736,664
2,799,766
735,830
419,521
7,076,765
1,039,014
470,670
396,930
872,817
31,033
2,810,464
1,484,061
987,246
965,252
1,379,025
14,504
17,005
14,473
2,213
48,195
Veicoli leggeri < 3.5 t
4,737
2,756
4,764
2,348
14,605
Veicoli pesanti > 3.5 t e autobus
1,459
417
859
5,879
8,614
Ciclomotori (< 50 cm3)
2,694
-
2,694
Motocicli (> 50 cm3)
2,602
-
3,576
Consumo di carburanti nel traffico Benzina
diffuso (t)
Diesel
Automobili
Percorrenze nel traffico diffuso
(veicoli x km percorsi: 10^6 km)
VENETO
5,552,848
Motocicli (> 50 cm3)
Consumo di carburanti sul grafo
lineare (t)
EMILIA
ROMAGNA
Veicoli leggeri < 3.5 t
Veicoli leggeri < 3.5 t
Percorrenza annua sul grafo lineare
(veicoli x km percorsi: 10^6 km) Veicoli pesanti > 3.5 t e autobus
Ciclomotori (< 50 cm3)
Carburanti venduti (t)
PIEMONTE
974
4,815,584
Confronto fra i dati di 5 regioni del Nord Italia 2/4
Automobili
Veicoli leggeri < 3.5 t
Numero veicoli immatricolati pro
Veicoli pesanti > 3.5 t e autobus
capite (veicoli /1000 ab)
Ciclomotori (< 50 cm3)
Motocicli (> 50 cm3)
Automobili
Veicoli leggeri < 3.5 t
Densità territoriale veicoli
Veicoli pesanti > 3.5 t e autobus
immatricolati (veicoli /kmq)
Ciclomotori (< 50 cm3)
Motocicli (> 50 cm3)
586
60
16
85
82
233
24
6,2
34
33
621
67
17
64
106
11
2,9
11
598
67
18
87
115
13
3,5
17
587
63
19
112
72
153
16
4,9
29
19
FRIULI
VENEZIA
GIULIA
605
58
13
94
9
2,1
-
Autostrade
Strade extraurbane
Autostrade
Densità estensione grafo (m/kmq)
Strade extraurbane
0,21
1,9
82
771
0,38
2,2
65
370
0,28
3,8
54
728
0,11
2,1
30
544
0,39
8,8
60
1.357
0,24
2,7
60
661
4.746
351
385
89
1.885
139
153
36
2.212
163
180
42
3.483
707
195
4.998
637
1.660
3,3
597
121
33
0
1
1.371
278
77
1
959
122
318
0
0
1.225
156
407
-
6.124
657
198
1.103
755
1.596
171
52
288
197
2.782
298
90
501
343
8.049
1.148
370
1.244
177
57
878
125
40
-
5.000
567
538
218
185
1.233
140
133
54
46
1.710
194
184
74
63
LOMBARDIA
Estensione grafo pro capite (m/ab)
Automobili
Veicoli leggeri < 3.5 t
Percorrenza pro capite sul grafo
Veicoli pesanti > 3.5 t e autobus
lineare (veicoli x km percorsi /ab)
Ciclomotori (< 50 cm3)
Motocicli (> 50 cm3)
Automobili
Densità territoriale delle
Veicoli leggeri < 3.5 t
percorrenze lineari (10^3 veicoli x Veicoli pesanti > 3.5 t e autobus
km percorsi / km^2)
Ciclomotori (< 50 cm3)
Motocicli (> 50 cm3)
Automobili
Densità percorrenza sul grafo
Veicoli leggeri < 3.5 t
lineare (10^3 veicoli x km percorsi / Veicoli pesanti > 3.5 t e autobus
km grafo)
Ciclomotori (< 50 cm3)
Motocicli (> 50 cm3)
PIEMONTE
EMILIA
ROMAGNA
VENETO
TOTALE
596
63
17
55
74
147
16
4
14
18
Confronto fra i dati di 5 regioni del Nord Italia 3/4
Carburanti venduti pro capite
(kg/ab)
Densità carburanti venduti
(t/km^2)
Benzina
Diesel
Benzina
Diesel
237
408
94
162
227
396
39
68
262
637
50
122
230
446
60
116
FRIULI
VENEZIA
GIULIA
312
310
48
48
Consumo pro capite di carburanti
sul grafo lineare (kg/ab)
Densità consumo di carburanti sul
grafo lineare (t/km^2)
Benzina
Diesel
Benzina
Diesel
127
252
50
100
119
169
20
29
168
660
32
127
46
155
12
40
286
346
44
53
125
295
31
73
Consumo pro capite di carburanti
nel traffico diffuso (kg/ab)
Densità consumo di carburanti nel
traffico diffuso (t/km^2)
Benzina
Diesel
Benzina
Diesel
110
157
44
62
108
227
19
39
94
228
18
44
184
291
48
76
26
117
200
29
49
LOMBARDIA
PIEMONTE
EMILIA
ROMAGNA
VENETO
4
-
TOTALE
242
449
60
111
Confronto fra i dati di 5 regioni del Nord Italia 4/4
LOMBARDIA
PIEMONTE
EMILIA
ROMAGNA
VENETO
FRIULI
VENEZIA
GIULIA
1.825
1.936
4.848
282
299
749
-
TOTALE
Automobili
Veicoli leggeri < 3.5 t
Percorrenze pro capite nel traffico
Veicoli pesanti > 3.5 t e autobus
diffuso (veicoli x km percorsi / ab)
Ciclomotori (< 50 cm3)
Motocicli (> 50 cm3)
Automobili
Densità percorrenze nel traffico Veicoli leggeri < 3.5 t
diffuso (10^3 veicoli x km percorsi / Veicoli pesanti > 3.5 t e autobus
km^2)
Ciclomotori (< 50 cm3)
Motocicli (> 50 cm3)
1.531
500
154
284
275
608
199
61
113
109
3.907
633
96
224
670
109
16
38
3.411
1.123
202
654
215
39
-
-
Automobili
Veicoli leggeri < 3.5 t
Veicoli pesanti > 3.5 t e autobus
Ciclomotori (< 50 cm3)
Motocicli (> 50 cm3)
Automobili
Veicoli leggeri < 3.5 t
Veicoli pesanti > 3.5 t e autobus
Ciclomotori (< 50 cm3)
Motocicli (> 50 cm3)
6.277
851
539
284
364
2.492
338
214
113
145
7.390
1.340
290
227
1.266
230
50
39
8.410
1.760
1.863
1.613
337
357
-
6.124
657
198
1.103
755
1.596
171
52
288
197
9.874
3.084
5.219
1.526
477
807
-
7.007
1.175
897
330
334
1.728
290
221
81
82
Automobili
Veicoli leggeri < 3.5 t
Percorrenze pro capite totali (km
Veicoli pesanti > 3.5 t e autobus
percorsi / veicolo)
Ciclomotori (< 50 cm3)
Motocicli (> 50 cm3)
10.711
14.145
34.566
3.352
4.415
11.905
20.055
17.457
14.066
26.455
101.611
10.429
10.429
10.429
9.887
10.429
16.308
53.430
393.190
11.764
18.667
53.320
5.946
4.518
Percorrenze pro capite totali
(veicoli x km percorsi / ab)
Densità percorrenze totali (10^3
veicoli x km percorsi / km^2)
3.538
-
2.006
608
359
112
149
495
150
88
28
37
Necessità di definire una metodologia comune, verificabile e
consistente, per la stima dei consumi di carburanti a scala regionale