Environmental Knowledge Organisation Laboratory (EKOLab)
Laboratorio di Modellistica Atmosferica

Nel Laboratorio di Simulazione Numerica vengono sviluppati ed impiegati software per la simulazione della chimica atmosferica e del trasporto e dispersione degli inquinanti. I modelli chimici utilizzati vengono sviluppati dal gruppo di lavoro e possono essere impiegati sia come box-model che come modelli monodimensionali (colonna) o tridimensionali (trasporto e dispersione). Il gruppo di lavoro si occupa dello sviluppo sia di modelli chimici ‘box’ molto complessi per lo studio e la comprensione dei processi chimici e fisici che riguardano gli inquinanti atmosferici, che versioni semplificate destinate ad essere collegate a software per la simulazione dettagliata dei processi atmosferici su scala locale, regionale e globale.

Il gruppo di modellistica ha sviluppato EHMERIT, un modello globale della chimica del mercurio in atmosfera, stato basato sul modello climatologico ECHAM 5. EHMERIT viene utilizzato per indagare le traiettorie di trasporto in atmosfera, i campi di concentrazione e la distribuzione dei flussi di deposizione (secchi e umide) di mercurio e i suoi composti, su scala globale.

ECHMERIT fa parte del intercomparison di modelli nel ambito del LRTAP Task Force of Hemispherical Transport of Air Pollution (TF HTAP, vedi progetti), che indaga sull’impatto degli scenari di riduzione delle emissione antropogeniche di mercurio su scala emisferica e globale. ECHMERIT può anche essere impiegato per fornire le condizioni iniziale e di contorni ai modelli della chimica e trasporto di mercurio su scala regionale.

Il gruppo attualmente fa uso sia di WRF che di WRF-Chem, rispettivamente modelli per la simulazione di meteorologia e della chimica atmosferica. Le simulazioni puramente meteorologiche forniscono i dati di input per i modelli a scala regionale della chimica dell’atmosfera che funzionano in modalità off-line, per esempio CMAQ(vedi progetti). WRF-Chem invece viene utilizzato per lo studio dell’importanza dell’orografia, delle emissioni locali e regionali sulla qualità dell’aria nella provincia di Cosenza (vedi pubblicazioni). WRF-Chem è attualmente usato per fornire le previsioni preliminari sui dati di qualità dell’aria nell’ambito del progetto interdipartimentale del CNR GIIDA, il cui scopo è lo sviluppo di un sistema interoperabile per la diffusione di dati referenziati nel tempo e spazio in modo che siano disponibile nel formato adeguato a secondo dell’end users (i.e., policy makers, ricercatori).

Il gruppo si avvale di due cluster, ognuno dei quali può contare sulla potenza di calcolo di 25 processori per le simulazioni tridimensionali dei fenomeni di trasporto/dispersione/reazione, oltre che di alcuni PC per l’attività di messa a punto dei modelli.

Geomatic Laboratory (GEO-Lab)

Il monitoraggio dell’inquinamento atmosferico e la gestione dei modelli di previsione sono strumenti fondamentali per sviluppare una politica ambientale orientata al controllo degli inquinanti e alla riduzione dell’impatto dell’inquinamento sugli ecosistemi. Questi strumenti sono spesso basati su sistemi di monitoraggio che necessitano una sempre maggiore quantità di dati controllabili in termini di qualità e omogeneità spazio-temporale.

Una corretta gestione dei dati ambientali e delle simulazioni su differenti scenari, sono quindi di fondamentale importanza soprattutto come strumento di supporto alle decisioni e costituiscono uno strumento indispensabile per quei decisori pubblici che devono agire su tematiche ambientali.

Tuttavia, questi dati non sono sempre disponibili al pubblico e spesso non sono in un formato che possa essere comunemente fruibile per tutte le parti interessate.

Al fine di standardizzare i protocolli e le procedure, le direttive UE (INSPIRE, direttiva sulla qualità dell’aria) e i programmi internazionali (GEOSS) stanno orientando la comunità scientifica nello sviluppo di sistemi interoperabili avanzati al fine di migliorare la condivisione di dati geografici e di consentire il loro accesso ad una vasta gamma utenti. Tali sistemi consentono di mettere a disposizione dati in tempo reale nonché analisi e diffusione dei dati all’interno la comunità scientifica, a soggetti interessati e responsabili politici.

Per sostenere lo sforzo internazionale al supporto e alla promozione di GEOSS, nonché all’attuazione delle direttive INSPIRE a livello Europeo, il CNR-IIA ha costituito il laboratorio di sviluppo dei sistemi interoperabili per la gestione dei dati inerenti le informazioni sulla qualità dell’aria e la loro diffusione.

Il laboratorio sviluppa sistemi basati su componenti Open Source e conformi alle norme europee e punta alla piena implementazione di una Spatial Data Infrastructure (SDI) che conterrà informazioni sulla qualità dell’aria raccolti in siti di monitoraggio a terra e off-shore. La SDI sosterrà le attività di modellazione ambientale al fine di realizzare valutazioni su diversi scenari e di valutare l’impatto dell’inquinamento atmosferico sugli ecosistemi terrestri, acquatici e sulla salute umana.

Earth and Space Science Informatics - Laboratory (ESSI-Lab)
Environmental Knowledge Organisation Laboratory (EKOLab)
Atmospheric Modelling Lab

The group focuses on atmospheric chemistry and dispersion models. The chemistry models used are written by the group and can be run as 0-dimensional (box), 1-dimensional (column) and 3-dimensional (transport/dispersion) models.

The group has developed a global Hg chemistry model called EHMERIT (see publications) which is based on the climate modelECHAM 5. This model is used to investigate global transport pathways, concentration fields, and wet and dry deposition patterns of Hg and its compounds. ECHMERIT has been used for the LRTAP Task Force of Hemispherical Transport of Air Pollution (TF HTAP, see projects) model intercomparison to estimate the impacts of anthropogenic Hg emission reduction scenarios on a global scale. ECHMERIT is also used to provide boundary and initial conditions for regional scale atmospheric Hg chemistry models.

The group currently runs both WRF and WRF-Chem mesoscale models for meteorological and atmospheric chemistry simulations. The WRF simulations are used to provide meteorological input to off-line regional scale atmospheric chemistry and transport models such as CMAQ (see projects), while WRF-Chem has been used to investigate the interactions between complex orography, both local and regional emissions in determining air quality in our local area (see publications). WRF-Chem is currently employed to provide preliminary air quality forecasts within an interdepartmental project, which is aimed at setting up an interoperable system for geo-referenced data in order to provide data to end-users in a format appropriate for their intended use, whether by research scientists or policy makers.

The chemistry box models are very complex and used for the detailed study of chemical and physical processes affecting atmospheric pollutants. The chemistry models linked to the more complex transport/dispersion models need to be less complex for reasons of calculation time. The group makes use of two 25 processor Linux clusters for parallel transport/dispersion/chemistry calculations, while the box models run on Linux PCs.

Geomatic Laboratory (GEO-Lab)

Applications for atmospheric pollution monitoring and modelling are fundamental tools to develop environmental policies oriented to control and possibly reduce pollution impact on ecosystems.

These tools are often based on monitoring systems, which discrepancies in terms of spatial and temporal differences and data availability for very different ecosystems are an important limitation in environmental management. Data organization and model simulations are, therefore, crucial to support policy makers and public participation within any environmental decision-making process as well as for a broad understanding of the environment. However, these data are not always available to the public and are not usually in a format that is understood by the different stakeholders.

In order to standardize protocols and procedure, EU directives (e.g. INSPIRE, Air Quality Directive) and international programs (i.e. GEOSS) have oriented the scientific community to develop advanced interoperable systems able to assure real-time data analysis and dissemination within the scientific community as well as to stakeholders and policy makers.

To coordinate national earth and cross-disciplinary systems for promoting GEOSS and to support the INSPIRE implementation, CNR-IIA launched the interoperable system laboratory aimed to air quality information management and dissemination. The system is based on open-source tools compliant with European standards and oriented to develop an integrated system that facilitate data storage, mining and visualization.

The implemented Spatial Data Infrastructure (SDI) will hold air quality information collected throughout monitoring campaigns.

Earth and Space Science Informatics - Laboratory (ESSI-Lab)