Ricerca di aree pozzo e sorgente di CO 2 sull'Europa e l'Atlantico settentrionale extratropicale S....
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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
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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
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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
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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
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