Applicazione del sistema WRF–CAMx

Piani di qualità dell’aria delle Province Autonome di Trento e Bolzano

Per la redazione dei Piani di qualità dell’aria delle Province Autonome di Trento e Bolzano, le rispettive Agenzie Provinciali per la Protezione dell’Ambiente (APPA) hanno selezionato TerrAria per realizzare una valutazione modellistica completa dello stato della qualità dell’aria a scala regionale tramite la catena modellistica WRF–CAMx. L’incarico, svolto nel periodo 2016–2017, ha richiesto l’applicazione di una catena modellistica avanzata in grado di rappresentare le specificità meteorologiche e orografiche del contesto alpino, dove l’interazione tra topografia complessa e condizioni atmosferiche influenza in modo rilevante la dispersione degli inquinanti.

La valutazione modellistica regionale è stata effettuata utilizzando la catena WRF–CAMx. Il modello meteorologico WRF (Weather Research and Forecasting) ha fornito il campo tridimensionale delle grandezze atmosferiche necessarie per alimentare il modello chimico-trasportistico CAMx (Comprehensive Air Quality Model with Extensions). CAMx, sviluppato fin dagli anni Novanta e costantemente aggiornato, è incluso tra i modelli fotochimici raccomandati dall’Environmental Protection Agency (EPA) per la stima degli inquinanti secondari e consente di rappresentare in modo coerente i processi di trasporto, trasformazione chimica e deposizione degli inquinanti dalla scala urbana a quella regionale.

La ricostruzione delle condizioni meteorologiche è stata effettuata da CISMA S.r.l., mentre la valutazione modellistica di qualità dell’aria delle due province è stata realizzata da TerrAria.

L’intero territorio regionale è stato simulato attraverso un dominio di 200×200 km centrato sulla regione Trentino Alto Adige con risoluzione spaziale pari a 2×2 km e 500×500 m, in modo da catturare la complessità dei fenomeni locali e ridurre al minimo le incertezze sulle condizioni al contorno. Le condizioni meteorologiche di riferimento sono state ricostruite con configurazioni dedicate al contesto alpino, mentre il quadro emissivo è stato costruito integrando gli inventari più aggiornati disponibili per le regioni italiane (INEMAR) e il corrispondente inventario europeo (EMEP) per le aree estere del dominio modellistico. Le emissioni puntuali sono state fornite dalle ARPA/APPA competenti, così da garantire coerenza e affidabilità dei dati di input.

Gli output di CAMx comprendono campi tridimensionali orari di concentrazione per tutti gli inquinanti considerati – ossidi di azoto, particolato (PM10 e PM2.5), monossido di carbonio, biossido di zolfo, benzene e ozono troposferico – oltre ai flussi di deposizione secca e umida. La validazione del modello è stata condotta confrontando i risultati con i dati misurati dalle stazioni presenti nelle due province, secondo le procedure previste dal D.Lgs. 155/2010. Le verifiche hanno confermato la conformità alle incertezze consentite dalla normativa, garantendo la solidità delle simulazioni e la loro affidabilità nell’ambito della pianificazione della qualità dell’aria.

La valutazione modellistica ha evidenziato criticità specifiche del territorio, in particolare superamenti dei limiti normativi per il biossido di azoto e per alcune statistiche relative all’ozono troposferico. Questi risultati hanno costituito un elemento essenziale per orientare le politiche di risanamento e le valutazioni previsionali contenute nei Piani di qualità dell’aria delle due province.

IL RUOLO DI TERRARIA

Nel corso del progetto TerrAria ha curato l’intera preparazione degli input necessari per alimentare CAMx, occupandosi della costruzione del quadro emissivo, della definizione della chimica atmosferica, dell’impostazione dei domini, dell’elaborazione delle condizioni al contorno e della predisposizione dei file necessari all’esecuzione delle simulazioni. TerrAria ha inoltre gestito la configurazione delle simulazioni, l’elaborazione dei risultati, la verifica delle prestazioni del modello e l’interpretazione tecnica degli output in collaborazione con le due APPA.

Il lavoro ha richiesto un approccio multidisciplinare: competenze modellistiche avanzate, conoscenza dei processi emissivi, capacità di analizzare la meteorologia alpina e una particolare attenzione alla validazione numerica. L’esperienza maturata nella progettazione e nella gestione della catena WRF–CAMx ha consentito di costruire un quadro regionale coerente, robusto e adeguato alle esigenze della pianificazione provinciale.

Il risultato finale rappresenta infatti una base tecnico-scientifica affidabile per la definizione delle misure di risanamento e per il monitoraggio dell’evoluzione della qualità dell’aria negli anni successivi.

Concentrazione media annua di PM10 sul dominio ottenuta tramite la catena modellistica WRF-CAMx