Costruzione della base dati - Città Metropolitana di Torino

Costruzione di una base dati storica dei
campi di vento sulla Provincia di Torino
Realizzazione del progetto
Milano - Linate Soundings
S. Finardi
5000
01/12/1999 12:00
02/12/1999 12:00
03/12/1999 06:00
04/12/1999 12:00
height (m) a.g.l.
4000
3000
2000
1000
0
-20
-10
0
10
Temperature (C)
20
30
Articolazione del progetto
1.
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.
Dati meteorologici
della rete di
rilevamento della
Provincia
Dati meteorologici
del Servizio
Meteorologico
Regionale
Osservazioni locali:
radiazione solare
MINERVE
+
SURFPRO
Dati sinottici
del SMAM
ed analisi ECMWF
Data Base:
Vento,
temperatura,
Stabilità,
turbolenza
Orografia e
uso del suolo
Schema elaborazione
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)
5200
5150
PAYERNE
123 Rete Regione Piemonte
10
Synop
154
128 156
642
129
157
159
160 117
637
Temp
5100
ECMWF
7
604
641
182437 638 326
118
438 635
132
185
191 189 413 130
123
239
201
114
240241
113
5
237
124
272
125
112
234
253
245 104
99
198
428
4 250 111
247
415 16059
----- Dominio di Calcolo
5050
MILANO
258
20
255
149
11
148146 143
142
152 150
15119 265 260
8261
108
262
268109
257
158 264
417
105
3
110
256
119
209
211
16061
153
120274
220
139 174 175 176
273
180
115
131
195
138 177
102 204
103
223
217
225 219227
212
332318 206 207
229
281
439
319
333
317 429
213 222 121
320
101
277
331
230
324
283
355
228
329
356 140
236
2
141
323435137327 135 231
127
316 322
133
116
357
342
16144
294
298
325
315
314
107
126
136
311
307 106
310
1 303
309 312122
9
308
5000
4950
426
CUNEO
4900
4850
250
6
300
350
400
450
500
550
Osservazioni meteorologiche (2)
123
5050
239
5040
5
237
201
240 241
113
124
272
125
234
5030
253
5020
250
4
104
245
99
428
111
415
247
5010
5000
4990
4980
258
20149
146
148
11
152
150
151 19
8
108 261
262
257
158
110
255
143
265
256
142
209
153
260
120
274
139
268 109
264
273
417
4970
195
138
102
204
105
4960
3
332
281
439
4950
4940
310
317
277
283
320
330
340
350
360
370
380
390
174
180
131
400
410
103
318
206
333
429 319
320
331
324
420
430
440
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
Vento:
•
Profili ECMWF;
•
Osservazioni al suolo (reti Provincia, Regione, SMAM);
Temperatura:
•
Profili SMAM Milano-Linate;
•
Osservazioni al suolo (reti Provincia, Regione, SMAM);
Postazioni escluse
1) Le Selle; 2) Pietrastretta; 3) Finiere; 4) Prarotto;
5) Clot della Somma; 6) Beinasco; 7) Settimo;
8) Chieri; 9) Druento.
Modelli Meteorologici
MINERVE
Modello diagnostico di tipo Mass Consistent
Ricostruzione dei campi 3D di vento e temperatura a partire da
osservazioni al suolo e in quota, orografia e rugosità superficiale
SURFPRO
Pre-processore meteorologico diagnostico
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
Dominio di Calcolo
5050
5040
Livelli verticali: 25
z_min = 12 m
z_max = 10800 m
5030
UTM Y (km)
5020
5010
5000
4990
4980
4970
4960
4950
310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430
UTM X (km)
Dimensione: 125 x 105 km2
Risoluzione: 1 km
Orografia e Rugosità Superficiale
UTM Y (km)
Provincia di Torino - Orografia
5040
5040
5020
5020
5000
5000
4980
4980
4960
4960
320
340
360
380
400
420
320
340
360
380
400
420
UTM X (km)
0.05
0.25
0.45
0.65
0.85
1.05
1.25
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:
Variabili 2D:
1. velocità (m/s)
e direzione (deg) vento;
2. temperatura (K);
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
Rosa dei venti
Postazione: Consolata
Anno 1999/2000
0
315
45
Calcolato 30m
Misurato
270
90
0
5
10
15
20
Consolata
60
50
135
180
Frequenza (%)
225
Calcolato (30m)
misurato
40
30
20
10
0
v<1
1<v<2 2<v<3 3<v<4 4<v<5
Velocità del vento (m/s)
v>5
Confronto Rose dei Venti - Avigliana
Rosa dei venti
Postazione: Avigliana
Anno 1999/2000
0
315
45
Calcolato
Misurato
270
90
0
5
10
15
20
25
30
Avigliana
60
135
180
Frequenza (%)
225
50
Calcolato (10m)
40
misurato
30
20
10
0
v<1
1<v<2 2<v<3 3<v<4 4<v<5
Velocità del vento (m/s)
v>5
Confronto Rose dei Venti - Bauducchi
Rosa dei venti
Postazione: Bauducchi
Anno 1999/2000
0
315
45
Calcolato
Misurato
270
90
0
5
10
15
20
Bauducchi
225
135
180
Frequenza (%)
60
50
Calcolato (10m)
40
misurato
30
20
10
0
v<1
1<v<2 2<v<3 3<v<4 4<v<5
Velocità del vento (m/s)
v>5
Confronto Statistico dei Venti
Postazione
Errore medio
(m/s)
BIAS
(m/s)
FB
Consolata
Pino
Torinese
0.19
0.11
0.80
0.10
0.17
0.11
-0.08
-0.001
0.78
0.03
-0.14
0.09
-0.06
-0.001
0.29
0.02
-0.12
0.08
Salbertrand Avigliana Bauducchi Baldissero
Verifica di qualità dei risultati (1)
Velocità del vento a 10 metri
medidei
annuali
di Valori
qualità
risultati
Confronto con le osservazioni
Verifica
UTM Y (km)
5040
5020
5000
4980
4960
320
340
360
380
400
420
UTM X (km)
0
1
2
3
m/s
4
5
(2)
Mappe anemologiche (1)
Mappe anemologiche (2)
Mappe anemologiche (3)
Data Base:
Vento,
temperatura,
Stabilità,
turbolenza
ESTRATTORE
Variabili di Input
(coordinate dei punti di
estrazione, quote, ..)
Serie storiche di
dati meteorologici orari
Schema estrazione
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;