Ricerca di aree pozzo e sorgente di CO2 sull'Europa e l'Atlantico settentrionale

extratropicale

S. Ferrarese, A. Longhetto, C. Cassardo

L’effetto serra naturale

La CO2 ed altri gas serra hanno la caratteristica di lasciar penetrare la radiazione solare ad onda corta e di trattenere parte di quella ad onda lunga riemessa dal suolo terrestre.

Se non ci fosse l’effetto serra, l’energia assorbita dalla Terra non sarebbe sufficiente a permettere la vita. Si avrebbe Temissione= -18 °C mentre la Tosservata= + 15 °C

I gas-serra principali: H2O, CO2, CH4,, N2O, O3 contribuiscono in differente misura all’effetto serra

Serie storiche di temperatura e concentrazione di CO2

EPICA

Concentrazione di CO2 misurata in atmosfera:Mauna loa (Hawaii)

La stazione di misura: Plateau Rosà Situata in Valle d’Aosta sulle pendici del Monte Cervino a 3480 m s.l.m. (45°56’ N e 7°42’ E). Posta sopra lo strato di rimescolamento atmosferico, distante dai grandi insediamenti umani, industriali e dalle vie di comunicazione. Vicino ad aree con quasi nulla attività vegetativa.Idonea quindi per la misura delle concentrazioni atmosferiche di fondo naturale (background). Dotata di strumentazione chimica, linee di prelievo per i campioni d’aria,strumentazione meteorologica e di stazione informatica. Proprietà dell’ INAF- IFSI, gestita dal CESIRICERCA di Milano Fa parte del “Green – net”: la rete nazionale di monitoraggio dei gas serra insieme a Monte Cimone e Lampedusa Partecipa ai progetti CarboEurope ed è inserita nella rete GAW

Rileva dati di CO2 in ppmv in automatico.

COLLABORAZIONI:

INAF-IFSI

CESI-RICERCA

RETE GREEN-NET

ISTITUTO NAZIONALE DI ASTROFISICA

IFSI Torino - Istituto di Fisica dello Spazio Interplanetario

DFG

La stazione di misura: Plateau Rosà

La serie storica dei dati di Plateau Rosà

La serie storica di Plateau Rosà: tutti i dati

Analizzatore di CO2 a infrarosso non dispersivo modello SIEMENS ULTRAMAT 5E precisione: 0.05 ppm a 360 ppm;

IL MODELLO TRAIETN

• Sviluppato presso il Dipartimento di Fisica Generale dell’ Università di Torino• Il modello calcola le traiettorie tridimensionali backwards

INPUT:• Campi di vento tridimensionali forniti dall’ ECMWF (European Centre of

Medium-range Weather Forecast) di Reading:– 4 analisi al giorno (00, 06, 12, 18 GMT)– 11 livelli di pressione (1000, 925, 850, 700, 500, 400, 300, 250, 200, 150,

100 hPa)– Passo griglia: 0.5° x 0.5°– Area geografica: 5°N–70°N (latitudine), 60°W-45°E (longitudine)

OUTPUT:• t = 36 min• 4 traiettorie al giorno alle ore sinottiche (00, 06, 12, 18 GMT);

• Lunghezza massima della traiettoria: 200 punti (5 giorni)

CALCOLO DELLA POSIZIONE DELLA PARTICELLA D’ARIA:

1. Calcolo della nuova posizione

2.Calcolo di

3. Si ricalcola

4. Se OK

5. Altrimenti X” X’ e si riprende al punto 2

INTERPOLAZIONI:– Interpolazione verticale : lineare– Interpolazione orizzontale : bicubica– Interpolazione temporale : parabolica

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Esempi di traiettorie: proiezione orizzontale

Grafico di tutte le traiettorie giunte nella primavera 1997 sui siti di Plateau Rosà e Zugspitze

21c

A) Detrending

Rimozione del trend annuale e della variazioni stagionali

cl è la concentrazione corretta per la variazione annuale,

c10 è la concentrazione misurata al sito all’arrivo della traiettoria

c21 è la concentrazione media corrente su 21 giorni,

è la concentrazione media sull’intero periodo

  B) GrigliaLa regione in studio è stata suddivisa in m x n celleOgni cella ha estensione spaziale di 1.5° x 1.5°

C) Calcolo del primo campo di concentrazioneIl campo di concentrazione è calcolato in ogni cella:

mnl è il tempo di residenza nell’ elemento (m,n) della traiettoria ellesima

D) Calcolo del nuovo campo di concentrazione

E) Iterazione dell’ intero algoritmo fino al raggiungimento dei massimi/minimi di intensità

ISOGASP

21

0c

ccc periodo

ll

periodc

lmnl

llmnl

mn

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l

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l

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mn

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1 1

1 1

1

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MAPPE DI CONCENTRAZIONE: 1994

MAPPE DI CONCENTRAZIONE: 2002

MAPPE DI CONCENTRAZIONE: 2005

CONCLUSIONI PRINCIPALI:

-test di validità del modello

-importanza della SST e del de-gassamento dell’oceano

-influenza della circolazione atmosferica e indice NAO

PROGRAMMI ED IDEE:

-livelli verticali

-analisi di tutta la serie di misura

-influenza dell’orografia

-confronto con le emissioni

-analisi con misure campionate da altre stazioni: rete italiana Lampedusa e Monte Cimone rete europea

-aumento della risoluzione utilizzando campi di vento calcolati da un modello regionale (ad esempio WRF)

D) Calcolo finale di concentrazione :Il campo finale è calcolato con metodo iterativo

1) Suddivisione di ogni traiettoria in Nl punti

2) Calcolo della concentrazione associata ad ogni punto di ogni traiettoria

3) Calcolo della concentrazione media di ogni traiettoria

4) Ridistribuzione di tutte le concentrazioni

iCil

mnX 10

l

N

jjl

l N

XX

l

1

lN

jjl

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X

NXcc

1

D) Final concentration calculation:

5) Calcolo del nuovo campo di concentrazione

6) Filtraggio del campo Cmn con un filtro a 9 punti

7) Iterazione dell’ intero algoritmo fino al raggiungimento dei massimi/minimi di intensità

M

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N

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1 1

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