ISOGASP Identificazione di pozzi e sorgenti di gas serra mediante modellistica a multirecettore

1. CESI ISOGASP Identificazione di pozzi e sorgenti di gas serra mediante modellistica a multirecettore INTRODUZIONE Negli ultimi anni la sensibilità della comunità scientifica nei confronti del problema dell’aumento dell’effetto serra e dei conseguenti cambiamenti climatici è decisamente aumentata così come le conoscenze scientifiche riguardanti il fenomeno. Nonostante ciò ancora molto c’è da fare riguardo la comprensione dei meccanismi che regolano il ciclo globale del carbonio. In questa ottica, particolare importanza riveste la conoscenza della localizzazione e dell’intensità delle sorgenti e dei pozzi di biossido di carbonio imputabili sia all’attività umana sia ai sistemi naturali. Il modello ISOGASP costituisce un metodo indiretto per la valutazione accurata della distribuzione spaziale dei pozzi e delle sorgenti di gas serra. Gli output del modello ISOGASP sono costituiti da mappe rappresentative del campo di concentrazione di CO2 in cui le colorazioni dal blu al viola identificano aree di rimozione, mentre quelle dal giallo al rosso, aree di emissione. Apadula F. 1,Gotti A. 1, Longhetto A. 2, Rocchetti F. 1 1 CESI SpA - Via Rubattino, 54 20134 Milano 2Dipartimento di Fisica Generale, Università di Torino Attività svolta nell’ambito della Ricerca di Sistema per il Settore Elettrico, finanziata dal Ministero dell’Industria, del Commercio e dell’Artigianato (D.M. 26/01/2000) METODOLOGIA • Il modello multirecettore ISOGASP calcola le mappe di concentrazione del gas serra considerato a partire dalle traiettorie d'aria transitate sulle stazioni di misura e dai valori di concentrazione ivi rilevati. • I dati di ingresso necessari sono: • traiettorie sinottichea ritroso per ogni recettore calcolate utilizzando i campi di vento tridimensionali del ECMWF di Reading (T213/L31 model) su una griglia regolare. Sono stati utilizzati quattro campi di analisi per giorno (00, 06, 12, 18 GMT) a dieci livelli barici (1000, 850, 700, 500, 400, 300, 250, 200, 150, 100 hPa) con passo di griglia di 0.5°  0.5° su un area geografica la cui estensione è compresa tra 30°N – 57°N in latitudine e 11°W – 36°E in longitudine. Valori di concentrazione di CO2 rilevati nelle stazioni di Plateau Rosa e Zugspitze in occasione di un fenomeno di trasporto di masse d’aria con elevati valori di CO2. Serie storica delle medie mensili di fondo di CO2 della stazione di monitoraggio dei gas serra di Plateau Rosa. • concentrazioni atmosferiche misurate nelle stazioni di monitoraggio. Nel presente lavoro sono state utilizzate tre stazioni: Plateau Rosa (3480 metri s.l.m.), Monte Cimone (2165 metri s.l.m.) e Zugspitze (2960 metri s.l.m.). Esse sono state selezionate in ragione della loro altitudine, in quanto stazioni aventi una bassa probabilità di essere influenzate da pozzi e sorgenti locali ed alta probabilità di campionare masse d’aria ben rimescolate. Campo di concentrazione di CO2 relativo all’anno 1997 ed ottenuto utilizzando tre recettori (Plateau Rosa - Zugspitze - Monte Cimone) e 3856 traiettorie. I dati di concentrazione misurati sono stati utilizzati senza alcun filtro di pre-processing. Non sono considerate le celle attraversate da meno di 20 traiettorie. Back-trajectory in arrivo a Zugspitze e transitante in prossimità di Plateau Rosa relativa all’episodio raffigurato in precedenza. RISULTATI I risultati, relativi al biennio 1996-1997, mostrano, nei semestri caldi, la presenza di aree sorgenti poste nel Mediterraneo Occidentale, nel Sud-Est della Spagna e tra Repubblica Ceca e Slovacchia. Le aree d'assorbimento sono in corrispondenza dell’Oceano Atlantico (vicino all’Irlanda) e delle alpi italo-austriache. Nei semestri freddi si trovano aree d'emissione nel Nord della Germania orientale, nella Repubblica Ceca e nell’area fra Germania, Belgio e Olanda. E' stato infine effettuato un confronto con dati disponibili in letteratura indicativi dei processi di rimozione ed emissione. Le aree ai bordi del dominio risolto non sono da considerarsi attendibili in quanto attraversate da un limitato numero di traiettorie. SEMESTRE CALDO POZZI: Alpi Italo-Austriache SEMESTRE FREDDO SORGENTI ANTROPICHE La mappa mostra le aree forestate all’interno di pixel di un chilometro quadrato. Il colore verde scuro indica una percentuale di forestazione pari all’88% mentre il colore giallo inferiore al 10% (fonte dati VTT). Campo di concentrazione di CO2 relativo al periodo maggio-ottobre del biennio 1996 - 1997 ottenuto utilizzando tre recettori (Plateau Rosa – Zugspitze – Monte Cimone) e 3222 traiettorie. Non sono considerate le celle attraversate da meno di 20 traiettorie. SORGENTI: Mediterraneo Occidentale SORGENTI: Sud-Est della Spagna Campo di emissione di CO2 relativo a sorgenti antropogeniche. I dati utilizzati sono relativi al database EDGAR Versione 2.0 e sono stati trattati con un interpolatore grafico al fine di ridurre la risoluzione spaziale. I dati sono espressi in tera grammi (1012 grammi) e sono relativi al 1990. Campo di concentrazione di CO2 relativo al periodo novembre – aprile del biennio 1996-1997 calcolato utilizzando tre recettori (Plateau Rosa – Zugspitze – Monte Cimone) e 3560 traiettorie. Non sono considerate le celle attraversate da meno di 20 traiettorie. Media sul periodo agosto - novembre 1997 dei valori di temperatura superficiale del mare (fonte dati NOAA). Mappa degli incendi rilevati durante il periodo 15-21 luglio 1997. Le aree interessate sono rappresentate in rosso (fonte dati JRC). CONCLUSIONI Aspetti positivi e prerogative: La metodologia utilizzata ha fornito risultati soddisfacenti nell’individuazione delle principali aree di emissione e rimozione anche di tipo biogenico. Metodo semplice e di facile utilizzo. Strumento flessibile (possibilità di variare la dimensione e risoluzione del dominio di calcolo, la frequenza delle traiettorie, ecc.). Limiti: L’utilizzo di un maggiore numero di punti recettori e meglio distribuiti all’interno del dominio fornirebbe risultati più accurati e dettagliati. Difficoltà nel trattare i dati di CO2 in ingresso al modello nel caso di siti recettori non in quota. Al momento non è stato possibile quantificare in modo assoluto le emissioni. Riferimento Francesco Apadula CESI SpA Via Reggio Emilia, 39 - Segrate (MI) tel. 02.2125.5235 apadula@cesi.it