WRF-Chem

Il modello Weather Research and Forecasting – Chemistry (WRF-Chem)  permette di riprodurre l’emissione, il trasporto, la dispersione, la trasformazione e la sedimentazione di tutti gli inquinanti antropogenici e naturali. Dal punto di vista degli inquinanti naturali è possibile considerare gli aerosol e la cenere che vengono rilasciati in seguito alle eruzioni vulcaniche, per i quali è possibile tener conto non solo dei processi fisici, ma anche di quelli chimici, che avvengono nell’atmosfera. Bisogna, infatti, ricordare che le condizioni meteorologiche sono il principale fattore per la qualità dell’aria, ma esse dipendono dagli effetti diretti e indiretti che le sostanze chimiche hanno sulla radiazione solare o dai cambiamenti che apportano nella microfisica delle nubi

Il modello WRF-Chem può essere usato per la previsione e la simulazione delle condizioni meteorologiche/climatiche su scala regionale e locale, la previsione del rilascio e trasporto di sostanze inquinanti, la stima della qualità dell’aria con interazione di specie chimiche come il particolato atmosferico e lo studio di processi importanti per i cambiamenti climatici globali, compresa l’influenza diretta e indiretta degli aerosol.

  • Caso Studio: eruzione dello Stromboli registrata nei giorni 3-4 Luglio 2019

Nel corso del pomeriggio del 3 luglio 2019, 14.45 UTC (ore 16:45 locali), due forti eruzioni dello Stromboli hanno immesso in atmosfera una colonna di ceneri, gas e lapilli fino ad una altitudine di circa  5-6 km . Tali nubi sono state rilevare dal LIDAR posto a Messina, facente parte dell’Automated LIdar-CEilometer network (Alice-Net).

Al fine di analizzare in dettaglio il processo eruttivo, è stata effettuata una simulazione numerica utilizzando il modello WRF-Chem: in particolare, è stato simulato il primo evento eruttivo, che ha avuto luogo il 3 Luglio, fissando come altezza del plume il valore di 6 km fornito dal LIDAR.

Di seguito si riportano, a titolo di esempio, le mappe della simulazione riguardanti il trasporto delle ceneri vulcaniche (Figura 1) e di SO2 (Figura 2):

Figura 1: mappa inerente il trasporto delle ceneri vulcaniche

Figura 2: mappa inerente il trasporto di SO2 

 

Al fine di evidenziare gli effetti del cambiamento climatico sull’estremizzazione dei valori di temperatura su scala mondiale si mostra di seguito la mappa dell’anomalia termica sulla superficie terrestre (immagine a sinistra) registrata durante lo scorso mese (ultimo dato disponibile), proveniente dal database Copernicus; nel pannello di destra viene proposto uno zoom sull’Europa, ove gli effetti del riscaldamento globale sono particolarmente manifesti.

Per contestualizzare i suddetti effetti si propone di seguito un’analisi dei valori di temperatura e precipitazioni, concentrata sulle principali città della Sicilia e su aree geografiche considerate strategiche per il contesto regionale (i.e. aree vulcaniche, aree aeroportuali). Le analisi sono state elaborata utilizzando i dati registrati dal network di stazioni meteorologiche del Servizio Informativo Agrometeorologico Siciliano (SIAS), relativi all’ultimo ventennio (2002-2022).
Inoltre, a corredo di tali dati verranno mostrati alcuni dei parametri significativi previsti per la giornata corrente dal modello WRF-Unime unitamente a valori osservati in near-real time, proponendo un confronto con le medie climatiche estratte dal database SIAS.
A tal proposito, le aree selezionate sono le seguenti:

  • Capoluoghi di provincia siciliani (Palermo, Messina, Catania, Siracusa, Ragusa, Caltanissetta, Enna, Agrigento e Trapani);
  • Aree in cui sono presenti le strutture aeroportuali (Sigonella e Comiso, oltre a Palermo, Catania e Trapani);
  • Aree vulcaniche (Etna ed Isole Eolie).

Stazioni presenti:

I dati osservati vengono acquisiti da network di stazioni presenti sul territorio regionale e gestite da Università, Enti di Ricerca ed Istituzionali. La fornitura dei dati si svolgerà nell’ambito di specifiche convenzioni e collaborazioni di ricerca.
Tra i network di stazioni meteorologiche che registrano parametri meteorologici in near-real time è possibile citare:

Inoltre, il Gruppo di Ricerca in Fisica Ambientale collabora attivamente con entrambi gli Enti citati sopra in seno a specifiche convenzioni. Inoltre, l’Ateneo Messinese sta provvedendo all’acquisto ed alla successiva installazione di stazioni meteorologiche presso i Poli Universitari. La prima tra queste sarà installata presso la Cittadella Universitaria del Polo Annunziata.

Infine, i dati mostrati sono corredati da studi sulla qualità dell’aria, condotti mediante la catena modellistica WRF-Chem, in riferimento alla presenza sul territorio regionale di differenti vulcani attivi (e.g. Etna e Stromboli). Questi saranno condotti mediante la catena modellistica WRF-Chem. A titolo di esempio, si mostrano di seguito le mappe prodotte a seguito dell’elaborazione di casi studio trattati.