Costruzione di una base dati storica dei campi di vento sulla Provincia di

TorinoRealizzazione del progetto

-20 -10 0 10 20 30Tem perature (C)

0

1000

2000

3000

4000

5000

heig

ht (

m)

a.g.

l.

01/12/1999 12:0002/12/1999 12:0003/12/1999 06:0004/12/1999 12:00

M ilano - L inate SoundingsS. Finardi

Articolazione del progetto1. Raccolta, analisi e selezione delle osservazioni meteorologiche.

2. Costruzione della catena di modelli meteorologici: MINERVE + SURFPRO + Convertitore.

3. Esecuzione di simulazioni preliminari.

4. Costruzione di un Data-Base di campi di vento, temperatura e turbolenza atmosferica con risoluzione di 1 km e su base oraria.

5. Costruzione di un software interattivo per l’estrazione dei dati dal Data-Base.

6. Verifica di qualità del Data-Base.

7. Estrazione di mappe di ventosità del territorio provinciale.

Schema elaborazione

Dati meteorologici della rete di rilevamento della Provincia

MINERVE+

SURFPRO

Dati meteorologicidel Servizio Meteorologico Regionale

Dati sinotticidel SMAMed analisi ECMWF

Data Base:Vento,temperatura,Stabilità,turbolenza

Osservazioni locali:radiazione solare

Orografia euso del suolo

Analisi e selezione delle osservazioni meteorologiche

Dati meteorologici disponibili:

• Analisi ECMWF;

• Dati dell’Aeronautica Militare: SYNOP, TEMP;

• Osservazioni della rete meteorologica regionale (Regione Piemonte);

• Osservazioni della rete di qualità dell’aria della Provincia di Torino

Osservazioni meteorologiche (1)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1119

20

99

101

102 103

104

105

106

107

108 109

110

111

112

113114

115

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119

120

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122

123

124125

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133135

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138

139

140 141

142143146148149

150151152 153

154

156

157

158

159160

174175 176

177

180

182

185

189191

195

198

201

204

206 207

209 211

212

213

217219

220

222

223225 227

228

229

230

231

234

236

237

239240241

245

247250

253

255 256

257

258

260261

262264

265

268

272

273

274

277281

283

294298

303 307

308309

310311

312

314315

316

317318

319320

322323

324

325

326

327329

331

332333

342

355 356

357

413

415

417

426

428

429

435

437438

439

604

635

637

638 641

642

250 300 350 400 450 500 5504850

4900

4950

5000

5050

5100

5150

5200

16059

16061

16144

M ILANO

CUNEO

PAYERNE

123 Rete R egione P iem onte

Synop

Tem p

EC M W F

----- D om inio d i C alcolo

Osservazioni meteorologiche (2)

3

4

5

8

11

19

20

99

102103

104

105

108109

110

111

113

120

123

124125

131

138

139

142143

146148149

150151

152 153

158

174180

195

201

204

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234

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245

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253

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260

261262

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272

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277

281

283

317

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319320

324331

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333

415

417

428

429439

4940

4950

4960

4970

4980

4990

5000

5010

5020

5030

5040

5050

310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440

3

4

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20

99

103

104

108109

113

120

123

142143

146148

150151

152 153

195

234

255

257

258

261273

317

332

333

Selezione delle postazioni meteo

Criteri di selezione:

• numerosità dei dati;

• rappresentatività spaziale delle osservazioni;

• eventuale ridondanza di postazioni rispetto alla risoluzione di calcolo;

• confronto con le postazioni vicine;

• analisi delle simulazioni di prova

Dati meteorologici utilizzati

1) Le Selle; 2) Pietrastretta; 3) Finiere; 4) Prarotto;

5) Clot della Somma; 6) Beinasco; 7) Settimo;

8) Chieri; 9) Druento.

Postazioni escluse

Vento:

• Profili ECMWF;

• Osservazioni al suolo (reti Provincia, Regione, SMAM);

Temperatura:

• Profili SMAM Milano-Linate;

• Osservazioni al suolo (reti Provincia, Regione, SMAM);

Modelli MeteorologiciMINERVE

Modello diagnostico di tipo Mass Consistent

Ricostruzione dei parametri di scala della turbolenza atmosferica, classi di stabilità e altezza di rimescolamento a partire dai campi di vento, temperatura e dalle caratteristiche

della superficie

SURFPROPre-processore meteorologico

diagnostico

Ricostruzione dei campi 3D di vento e temperatura a partire da osservazioni al suolo e in quota, orografia e rugosità superficiale

Dominio di Calcolo

4950

4960

4970

4980

4990

5000

5010

5020

5030

5040

5050

UT

M Y

(km

)

310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430

UTM X (km )

Dimensione: 125 x 105 km2

Risoluzione: 1 km

Livelli verticali: 25z_min = 12 mz_max = 10800 m

Orografia e Rugosità Superficiale

320 340 360 380 400 420

4960

4980

5000

5020

5040

0.05 0.25 0.45 0.65 0.85 1.05 1.25

Provincia di Torino - Orografia

4960

4980

5000

5020

5040

UT

M Y

(km

)

320 340 360 380 400 420

UTM X (km )

Simulazioni preliminari

Scopi:

• definizione dei parametri di controllo delle simulazioni: (ad es. scelta della modalità di interpolazione);

• verifica del set di osservazioni selezionate;

Periodi selezionati:

• 20-31/01/2000 - superamenti della soglia di attenzione per NO2 nel periodo 28-31. Föhn sulla regione alpina il 29-30.

• 15-25/07/1999 - superamenti della soglia di attenzione per le concentrazioni medie orarie di O3.

Campo di vento superficiale

Radiazione e Stabilità

30/01/2000 15:00

Solar radiation MO Length

Base Dati

Periodo coperto: 01/06/1999 - 31/05/2000;

Risoluzione spaziale: 1 km;

Strato atmosferico coperto: 2000 m;

frequenza temporale: 1 ora;

Variabili 3D:1. velocità (m/s) e direzione (deg) vento;2. temperatura (K);

Variabili 2D:1. radiazione solare globale (W/m2),2. flusso di calore sensibile (W/m2),3. friction velocity - u* (m/s),4. lunghezza di Monin-Obukhov (m),5. velocità di scala convettiva - w* (m/s),6. altezza di rimescolamento (m),7. classe di stabilità di Pasquill/Gifford/Turner.

Confronto Rose dei Venti - Consolata

0

45

90

135

180

225

270

315

0 5 10 15 20

Calcolato 30m

Misurato

Rosa dei ventiPostazione: ConsolataAnno 1999/2000

Consolata

0

10

20

30

40

50

60

v<1 1<v<2 2<v<3 3<v<4 4<v<5 v>5

Velocità del vento (m/s)

Fre

qu

en

za (

%)

Calcolato (30m)

misurato

Confronto Rose dei Venti - Avigliana

0

45

90

135

180

225

270

315

0 5 10 15 20 25 30

Calcolato

Misurato

Rosa dei ventiPostazio ne: AviglianaAnno 1999/2000

Avigliana

0

10

20

30

40

50

60

v<1 1<v<2 2<v<3 3<v<4 4<v<5 v>5

Velocità del vento (m/s)

Fre

qu

en

za (

%) Calcolato (10m)

misurato

Confronto Rose dei Venti - Bauducchi

0

45

90

135

180

225

270

315

0 5 10 15 20

Calco latoMisura to

Rosa dei ventiPo stazione: BauducchiAnno 1999/2000

Bauducchi

0

10

20

30

40

50

60

v<1 1<v<2 2<v<3 3<v<4 4<v<5 v>5

Velocità del vento (m/s)

Fre

qu

en

za (

%) Calcolato (10m)

misurato

Confronto Statistico dei Venti

Postazione ConsolataPino

TorineseSalbertrand Avigliana Bauducchi Baldissero

Errore medio(m/s)

0.19 0.11 0.80 0.10 0.17 0.11

BIAS(m/s)

-0.08 -0.001 0.78 0.03 -0.14 0.09

FB-0.06 -0.001 0.29 0.02 -0.12 0.08

Verifica di qualità dei risultati (1)

Verifica di qualità dei risultati (2)Velocità del vento a 10 m etri Valori m edi annualiConfronto con le osservazioni

4960

4980

5000

5020

5040U

TM

Y (

km)

320 340 360 380 400 420

U TM X (km )

0 1 2 3 4 5

m /s

Mappe anemologiche (1)

Mappe anemologiche (2)

Mappe anemologiche (3)

Schema estrazione

ESTRATTORE

Serie storiche didati meteorologici orari

Variabili di Input(coordinate dei punti di estrazione, quote, ..)

Data Base:Vento,temperatura,Stabilità,turbolenza

Interfaccia Grafica di Estrazione (1)

Interfaccia Grafica di Estrazione (2)

Esempio di file estratto

Possibili Sviluppi Futuri

Ricostruzione dei campi meteorologici su altre aree

Utilizzo di tecniche modellistiche avanzate:

• modelli meteorologici non-idrostatici;

• tecniche di assimilazione dati;

• utilizzo di differenti tipologie di osservazioni (immagini da satellite, remote sensing, radar, …) per la produzione di reanalisi a piccola scala;