Episodio 5-7 giugno 1996 (Lombardia)
Durante il periodo 5-7 giugno 1996 una cella di alta pressione ha occupato buona parte dell'Europa occidentale, sono state raggiunte temperature di 30 °C, e sono stati registrati alti livelli di ozono in BeNeLux, in Francia, Inghilterra, Germania e Danimarca (de Leeuw et al., 1998). Valori eccedenti i limiti di protezione per la salute per l'ozono (110 mg m-3 su 8 ore di media) sono stati registrati durante il periodo da 35 delle 48 stazioni della rete di qualità dell'aria della regione Lombardia.
I modelli impiegati
La catena modellistica utilizzata per simulare questo episodio è mostrata in figura1.
Il dominio oggetto di studio, pari a 240 x 232 km2, è stato suddiviso in 60 x 58 celle orizzontali (con una risoluzione di 4 km) e 11 livelli verticali di spessore variabile (20, 45, 80, 130, 230, 400, 650, 1000, 1700, 2800 e 3900 m).
I dati necessari al funzionamento dei preprocessori meteorologici sono stati estratti da 15 stazioni SYNOP (misure triorarie al suolo di vento, temperatura, pressione, umidità relativa, copertura e altezza della base delle nuvole), da 2 SODAR e RASS (profili verticali su base oraria di vento e temperatura) e da 2 radiosondaggi (profili verticali esaorari di vento e temperatura). L analisi dei campi di vento e temperatura forniti dal modello europeo ECMWF (su base esaoraria) sono stati utilizzati inoltre per costruire i campi background.
I dati di uso del suolo, necessari al calcolo di alcuni parametri della turbolenza, sono stati ottenuti utilizzando il data-set della regione Lombardia (basato su uno schema di classificazione che considera 17 classi ) e quello a scala europea che considera 10 classi di uso del suolo (Veldkamp et al. 1995).
Queste informazioni sono state quindi forniti a due modelli meteorologici diagnostici: MINERVE (Geai, 1987) e CALMET (Scire et al., 1990) che sono stati utilizzati come segue: MINERVE è stato utilizzato per costruire i campi di background adattando le analisi fornite dal modello ECMWF alla topografia locale. CALMET è stato quindi applicato al fine di rendere consistenti i campi di background così ottenuti con le informazioni sperimentali disponibili e di stimare i parametri turbolenti necessari al funzionamento dei modelli di ozono. La metodologia utilizzata per derivare i campi meteorologi è descritta in dettaglio in Pirovano et al. (1999).
Lo scenario emissivo associato all'episodio di ozono considerato è stato prodotto mediante il processore POEM (POllutant Emission Model) (Volta e Finzi, 1999). Le emissioni derivanti dal traffico veicolare, dall'agricoltura e dalla natura (biogeniche) sono state assegnate, mediante un approccio bottom-up, utilizzando dati di base, mentre le emissioni derivanti dagli altri settori sono state ottenute disaggregando, nel tempo e nello spazio (mediante un approccio top-down) le emissioni provinciali contenute nel data set CORINAIR90
(http://www.aeat.co.uk/netcen/corinair/testnewlayout/corin.html).
Partendo dai dati di ingresso (meteorologia, emissioni, concentrazioni iniziali ed al contorno) è quindi possibile utilizzare i codici CALGRID (Yamartino et al., 1992) e STEM-FCM per simulare il trasporto e le trasformazioni chimico-fisiche degli inquinanti presenti all'interno del dominio di calcolo. L'interfaccia FCM (Flexible Chemical Mechanism) (Kumar et al., 1995), messa a punto da CRB, è stata utilizzata per implementare nel modello STEM diversi meccanismi chimici tra i quali il meccanismo SAPRC-90 (Carter, 1990) che è quello implementato nel codice CALGRID.
I risultati ottenuti
Nelle figura 2 vengono forniti i campi di concentrazione di O3 al livello del suolo calcolati, alle ore 16 UTC del 7 giugno, dai modelli CALGRID (a) e STEM-FCM (b). Entrambi i codici simulano massimi di concentrazione a nord-ovest dell'area milanese e nella parte sud-orientale del dominio e valori generalmente inferiori nell'area alpina. In particolare:
Tali differenze sembrano essere causate dalle diverse implementazioni, nei due modelli di ozono della tecnica di soluzione dell'equazione di bilancio di massa e dell'integrazione delle cinetiche chimiche nei due modelli
Al fine di verificare la capacità dei due modelli di riprodurre le concentrazioni osservate nella successiva figura 2 viene riportato il confronto tra le concentrazioni osservate e calcolate di O3 in alcune postazioni di misura. L'analisi di tale figura evidenzia un buon accordo tra le concentrazioni osservate e calcolate ed un comportamento analogo dei due codici. Gli andamenti giornalieri di ozono risultano infatti ben riprodotti con variazioni dell'ordine di qualche punto percentuale ad eccezione per alcune situazioni ove si registrano variazioni maggiori dell'ordine del 30-40%. I più elevati valori notturni previsti per alcune stazioni alpine (Sondrio e Bormio) e semi-rurali (Corte de Cortesi e Gambara) sono probabilmente dovuti sia a sottostime delle emissioni (in particolare da traffico) che alla ben nota difficoltà nel confrontare valori puntuali osservati nelle postazioni e spesso dovuti a fattori difficilmente predicibili con stime modellistiche relative a celle computazionali di dimensioni dell'ordine di qualche chilometro (nel caso in esame di 4 km).
