Progetto PRRIITT/LaRIAProgetto PRRIITT/LaRIA

ENEAENEAModellistica e CalcoloModellistica e Calcolo

M.MazzeoM.Mazzeo

ENEA/LaRIAENEA/LaRIA

SommarioSommario ENEA EXPERTISE:ENEA EXPERTISE:• ModellisticaModellistica• CalcoloCalcolo

IL CONTRIBUTO ENEAIL CONTRIBUTO ENEA

Opportunità, prospettive…..Opportunità, prospettive…..

ENEA/LaRIAENEA/LaRIA

EXPERTISE: MODELLISTICAEXPERTISE: MODELLISTICAGabriele ZaniniGabriele Zanini

ENEA - ENEA - Expertise: ModellisticaExpertise: Modellistica

Alcune esperienze di sviluppo e applicazione di modelli svolte da ENEA: • Progetto SUPREME - sviluppo del modello AERBOX per la valutazione dei flussi di

deposizione superficiale di inquinanti su Monumenti (committente: MIUR);• Modellistica urbana: sviluppo e applicazione di suite modellistiche traffico-emissione

dispersione per la valutazione dei piani urbani di traffico (committente: Comune di Bologna);

• Progetto MINNI - Modello Integrato Nazionale a supporto della Negoziazione Internazionale sui temi dell’inquinamento atmosferico (committente: MinAmb)

• PLPM – Modello Lagrangiano a particelle per lo studio della dispersione degli inquinanti (fotochimici) (committente iniziale: MinAmb – progetto benzene)

• Applicazioni modellistiche su aree industriali – applicazione di modelli emissivi e dispersivi sull’area del distretto industriale bresciano per valutazioni di impatto (committente: Associazione Industriale Bresciana)

Il Modello Integrato Nazionale Il Modello Integrato Nazionale (MINNI)(MINNI)

Uno strumento per simulare Uno strumento per simulare l’efficacia delle politiche di riduzione l’efficacia delle politiche di riduzione

delle emissioni ed i costi associati.delle emissioni ed i costi associati.

Matrici di trasferimento

Matrici di trasferimento RAINS

Italia

RAINS

Italia

Dispersione e Chimica

Emissioni

Meteo

RAMS

Dati localiCampiECMWF

Meteo - 1999

Rif. inventario Info spaziale, temporale

EmissionManager

Emissioni scenario

Conc & dep.

EMEP B.C.FARM

RAMSRAMS

Dati localiDati localiCampiECMWFCampiECMWF

Meteo - 1999 Meteo - 1999

Rif. inventarioRif. inventario Info spaziale, temporale

Info spaziale, temporale

EmissionManagerEmissionManager

Emissioni scenarioEmissioni scenario

Conc & dep. Conc & dep.

EMEP B.C.EMEP B.C.FARMFARM

SURFPRO

Valutazione Scenari

MINNI – Sistema Modellistico

PM2.5 Medie annuali (1999) - MINNI

Primario SecondarioConcentrazione Media Annuale Contributi

Importanza del particolato secondario

Contributi medi alle concentrazioni di PM2.5

Origine del particolato secondario (inorganico)

SolfatoNitrato Ammonio

Misure di controllo – analisi di scenario

Riduzione percentuale della concentrazione media annua di PM2.5 (a sinistra) e di ammonio (a destra) ottenuta mediante la riduzione del 30% delle emissioni di ammoniaca del settore agricolo delle regioni del nord Italia.

Confronto con dati sperimentali

somo35EMEP-FARM

0

500

1000

2000

3000

4000

5000

6000

EMEP MINNI

Indicatori O3 – Salute pubblica – SOMO35

PLPM Photochemical Lagrangian Particle

Model

Modelli a particelle

• emissione suddivisa in particelle

• vento medio + turbolenza

• ricostruzione del campo di concentrazione

Data set di Kincaid

25.02

)(5.0

))((

])ln(ln[exp

)(

)lnln(exp

)(5.0

2

2

O

P

CC

CC

CC

PPOO

PO

PO

PO

PO

PO

PO

CC

whichdataoffractionFAC

iancevarfractionalFS

tcoefficienncorrelatioCCCC

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errorsquaremeannormalizedCCCC

NMSE

biasmeanetricomgeCCMG

biasfractionalCC

CCFB

PO

PO

OP

Model Average Sigma NMSE R FAC2 FB FS

ADMS 3 51.7 34.7 0.6 0.45 0.67 0.05 0.15NAME 38.7 47.2 1.45 0.27 0.56 0.34 -0.16

AERMOD 21.8 21.8 2.1 0.40 0.29 0.86 0.59ISCST3 30.0 60.0 2.8 0.26 0.28 0.58 -0.39

Kernel RL3 56.76 50.29 0.91 0.331 0.577-

0.044 -0.222

Kernel PG 58.50 50.24 0.64 0.522 0.604-

0.074 -0.221

Kernel PL1 78.08 88.08 1.71 0.377 0.512-

0.359 -0.745

Kernel PL3 59.54 49.57 0.80 0.377 0.577-

0.091 -0.208

Associazione Industriale Associazione Industriale BrescianaBresciana

APPLICAZIONE DEI MODELLI PER LO APPLICAZIONE DEI MODELLI PER LO STUDIO DELL’INQUINAMENTO STUDIO DELL’INQUINAMENTO

ATMOSFERICO IN CAMPO INDUSTRIALEATMOSFERICO IN CAMPO INDUSTRIALE

• Utilizzo ModelliUtilizzo Modelli• Elaborazione datiElaborazione dati• Analisi orografiaAnalisi orografia

MODELLO WINDIMULA 2.0MODELLO WINDIMULA 2.0

WinDimula è un software gaussiano multisorgente per WinDimula è un software gaussiano multisorgente per valutare le concentrazioni in aria, a livello del suolo, degli valutare le concentrazioni in aria, a livello del suolo, degli inquinanti gassosi emessi da sorgenti industriali singole e inquinanti gassosi emessi da sorgenti industriali singole e

multiple.multiple.

Il modello ha i requisiti per la valutazione delle dispersioni degli Il modello ha i requisiti per la valutazione delle dispersioni degli inquinanti in atmosfera a piccola scala dell’ordine di qualche decina di inquinanti in atmosfera a piccola scala dell’ordine di qualche decina di

chilometri, in condizioni atmosferiche sufficientemente omogenee e chilometri, in condizioni atmosferiche sufficientemente omogenee e stazionarie, e orografia non particolarmente complessa.stazionarie, e orografia non particolarmente complessa.

Il calcolo del Plume Rise e dei coefficienti di dispersione avviene attraverso Il calcolo del Plume Rise e dei coefficienti di dispersione avviene attraverso la Formulazione di Briggs.la Formulazione di Briggs.

Il modello può utilizzare dati meteo misurati o simulati (Ex. CALMET). Il modello può utilizzare dati meteo misurati o simulati (Ex. CALMET).

SENSIBILITA’ DEL MODELLO ALL’OROGRAFIASENSIBILITA’ DEL MODELLO ALL’OROGRAFIA

Sono state eseguite diverse analisi di sensibilità del modello al variare Sono state eseguite diverse analisi di sensibilità del modello al variare delle impostazioni dei diversi parametri (termodinamici, fisiografici, etc.). delle impostazioni dei diversi parametri (termodinamici, fisiografici, etc.).

Uno degli aspetti più interessanti è stata la sensibilità all’orografiaUno degli aspetti più interessanti è stata la sensibilità all’orografia

CONFRONTO MEDIA GIORNO TIPO ANNO 1999

0123456789

ORA

mic

rogr

/m3

CONSENZA

Esempio di analisi graficaEsempio di analisi grafica

Esempio di elaborazione datiEsempio di elaborazione dati

OROGRAFIAOROGRAFIA

Con l’utilizzo di SURFER 6.0 è stata effettuata un’analisi dei dati del Con l’utilizzo di SURFER 6.0 è stata effettuata un’analisi dei dati del file di orografia:file di orografia:

Il modello WinDimula risulta essere sensibile ad Il modello WinDimula risulta essere sensibile ad un’orografia di questo tipo, come riportato in questo studio.un’orografia di questo tipo, come riportato in questo studio.Confrontando le concentrazioni in uscita ottenute attivando Confrontando le concentrazioni in uscita ottenute attivando o no il modulo per il calcolo degli effetti dell’orografia, si è o no il modulo per il calcolo degli effetti dell’orografia, si è

ottenuto uno scarto massimo tra i risultati del .ottenuto uno scarto massimo tra i risultati del .

La superficie presenta un La superficie presenta un dislivello è di 50m in una dislivello è di 50m in una

distanza di 10 Km. Zone di distanza di 10 Km. Zone di avvallamento sono anche avvallamento sono anche presenti nell’intorno della presenti nell’intorno della

sorgente.sorgente.

%20

PERCENTUALE MEDIA ANNO

-25

-15

-5

5

15

25

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

GIORNO TIPO

%

STUDIO FUTURO – MODELLO IMPACT 1.4STUDIO FUTURO – MODELLO IMPACT 1.4

ARIA Impact è un modello gaussiano per il calcolo ARIA Impact è un modello gaussiano per il calcolo dell’impatto delle emissioni dai siti industriali e dell’impatto delle emissioni dai siti industriali e

traffico veicolaretraffico veicolare..

IMPACT permette il confronto delle concentrazioni IMPACT permette il confronto delle concentrazioni calcolate con i valori di normativa (media annuale, calcolate con i valori di normativa (media annuale, percentili). percentili). E’ inoltre possibile effettuare un’analisi statistica dei E’ inoltre possibile effettuare un’analisi statistica dei dati meteorologici (rosa dei venti, serie temporali)dati meteorologici (rosa dei venti, serie temporali)

Lo studio delle emissioni veicolari consente di Lo studio delle emissioni veicolari consente di confrontare il contributo del settore traffico con confrontare il contributo del settore traffico con

quello industriale.quello industriale.

ENEA/LaRIA – Modellistica e Calcolo

EXPERTISE: CALCOLOEXPERTISE: CALCOLOMichele MazzeoMichele Mazzeo

ENEA – Expertise CalcoloENEA – Expertise Calcolo

ENEA – Expertise CalcoloENEA – Expertise Calcolo

8622 Mbps

Cray 39 Gflops

25 Gflops

Cluster Linux 50 Gflops

Portici

Brindisi

ENEA – Expertise CalcoloENEA – Expertise Calcolo

ENEA – Expertise Calcolo

ENEA – Expertise CalcoloENEA – Expertise Calcolo

WEB access “ Direct to the applications ”

ENEA – Expertise CalcoloENEA – Expertise Calcolo

Expertise CM/KM• Autonomy• Biblioteca d’Alessandria

BDA VS Autonomy: conclusioni !BDA VS Autonomy: conclusioni !

Biblioteca d'AlessandriaBiblioteca d'Alessandria èè:• strumento specifico per la creazione di archivi scientifici, ed

implementa tutti i più moderni standard e concetti in materia, come: il protocollo OAI-PMH, il decentramento dello sforzo amministrativo (che restituisce un controllo costante della conoscenza condivisa all'autore stesso), il DRM ed il Lavoro Collaborativo;

• Implementa il modello di rete P2P;

• fatto non trascurabile, lo staff BdA è direttamente disponibile per interventi in loco;

• È stato adottato da ASTER per la costruzione di un sistema di Content Management per la Rete dell’Alta Tecnologica della Regione E-R <<<<<<<<

BDA BDA VSVS Autonomy: conclusioni ! Autonomy: conclusioni !

AUTONOMY:AUTONOMY:

• è un prodotto specifico per il file retrival su materiale non strutturato. E' indicato per reperire materiale scientifico nella rete via Web. OGGI è SUPERATO da GOOGLE Retrieval.

• la focalizzazione sul file retrieval piuttosto che sulle meccaniche della condivisione e creazione di archivi emerge soprattutto nella fase di "esposizione" dell'archivio, lasciata alla sola presenza di un sito web (a carico dell'utente), con dubbie caratteristiche di indicizzazione sui motori di ricerca, e quindi soggetto a perdersi nel mare d'informazioni della rete, come una qualunque altra informazione presente in rete.

• nella creazione e gestione di archivi risulta essere un sistema rigido, complesso, eccessivamente centralizzato, molto "distante" da chi la conoscenza la produce;

Sottoprogetto Calcolo e Modellistica

Obiettivi:• Sviluppo e Validazione di modelli per la simulazione

dell'inquinamento atmosferico, caratterizzazione fisico-chimica del particolato, modellistica della deposizione polmonare;

• Sviluppo di modelli matematici a simulazione di processo e di sistemi informativi tecnico-territoriali a supporto delle decisioni;

• Sviluppo INFostruttura avanzata per il calcolo scientifico, la modellistica, lo sviluppo e trasferimento delle Conoscenze (content/knowledge management, formazione).

ENEA/LaRIA – Modellistica e Calcolo

IL CONTRIBUTO ENEAIL CONTRIBUTO ENEA

CONTRIBUTO: ModellisticaCONTRIBUTO: Modellistica

1. Studio e Applicazioni di Modelli;

2. Validazione - CertificazioneEs.: sviluppo di criteri e metodi per l’uso in garanzia di qualità di modelli computazionali nella simulazione degli inquinanti, per la sostenibilità degli investimenti (ROI) nel campo delle politiche di mitigazioni degli inquinanti atmosferici su scala locale;

3. Monitoraggio;

4. Formazione; - scuole/stage di formazione

- Condivisione in rete di contenuti formativi e informativi;…..

5. Diffusione e Marketing del “prodotto” LaRIA

CONTRIBUTO: CalcoloCONTRIBUTO: Calcolo

• LaRIA InfoNetLaRIA InfoNetINFOstruttura per il Calcolo Scientifico e lo sviluppo del INFOstruttura per il Calcolo Scientifico e lo sviluppo del Sistema di Conoscenze dei Laboratori LaRIASistema di Conoscenze dei Laboratori LaRIA

CONTRIBUTO: CalcoloCONTRIBUTO: Calcolo

• LaRIA InfoNet … per il Content & Knowledge Management e la formazione

LaRIA InfoNet

Struttura dell'archivio

ArchivioPRRIITT

HI-MECH Agroalim. Ambiente Edilizia Innovazione Salute ICT

DirezioneAmministr.

Commissionescientifica

MECTRON

LARER

LAV

MISTER

MUSP

......

NANOF.

CEREALAB

SIQUAL

SIQUALCA CM

PROATTIVO

ECATE

LARIALARA

ERG

LITCAR

CECERBENCH

LARCO

ICOS NEREA

SPIMAC

CNA

IPLINNOVAMI

CROSS

ALMAWEB I.C.

ER

STARTERASCLAB

GEBBALAB

PRAI TEFARCO

GEA

KAMERI-CARE

INSEBALA

LAICA DIMOTER

ALMA-TWO

SUMMIT SWIMM

MARCONI OITOSPARTN1 PARTN2 ...

LaRIA InfoNET LaRIA InfoNET VSVS ENEA ENEA

LaRIA InfoNet

•-

Modellistica e Calcolo

Labs

Labs

Labs

Sensoristica

Remote Sensing

Grazie per Grazie per l’attenzione !l’attenzione !