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Agrillo Difesa Dottorato Ing. Aerospaziale

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Agrillo Difesa Dottorato Ing. Aerospaziale

  1. 1. Coordinatore Prof. Luigi de Luca Tutor Prof. Vincenzo Della Corte Prof. Angelo Riccio Studente dott. Giuseppe Agrillo
  2. 2.  Previsioni meteo ad alta risoluzione  Previsioni di qualità dell’aria  Dispersione delle particelle: ACT (Ash Cloud Tracking)  Applicazione  Stromboli – eruzione del 2013-01-12  Mt. Etna - eruzione del 2013-12-14,15,16
  3. 3.  Centro avanzato di previsione e monitoraggio ambientale  Catene modellistiche operazionali ◦ NOAA/GFS-WRF (previsioni meteo) ◦ Modelli accoppiati al WRF  CHIMERE (qualità dell’aria)  WW3 (stato del mare)  CALMET (venti alta risoluzione)  CALPUFF (trasporto di particelle da sorgenti attive)  Rete di monitoraggio ambientale ◦ Radar meteo (piovosità) ◦ Radar costiero (correnti superficiali) ◦ Centraline meteorologiche (stato dell’atmosfera) ◦ Ondametri (altezza e periodo delle onde)
  4. 4.  12 nodi 144 core 2.67GHz  288 GB di memoria RAM  26 TB  Network InfiniBand a bassa latenza  Linux CentOS  Beowulf framework  Compilatori gcc/pgi
  5. 5.  Campi di vento ad alta risoluzione spaziale ◦ Limiti fisici del modello WRF e computazionali ◦ WRF-CALMET (interpolazione diagnostica) ◦ Mesh con risoluzione di 500, 250 e 100 metri Golfo di Napoli: Campo di vento, mesh a 500 metri
  6. 6.  Sistema di previsione per il trasporto e la dispersione di sostanze in atmosfera ◦ Trasporto del particolato atmosferico ◦ CALPUFF System (CALMET, CALPUFF, CALPOST): trasporto e dispersione di materiale emesso da sorgenti attive simulando la dispersione e i processi di trasformazione lungo il percorso ◦ Catena modellistica WRF-CALMET-CALPUFF  Dispersione delle polveri vulcaniche (ACT)  Supporto alla gestione e alla sicurezza del traffico aereo
  7. 7.  Rischio per la sicurezza del volo ◦ breve termine  Danni immediati alle strutture dell’aereo  Alterazione e blocco dei sensori di bordo  Contaminazione dell’aria in cabina ◦ Lungo termine  Erosione delle componenti meccaniche ed elettroniche  Contaminazione dei sistemi di ventilazione e pressurizzazione  Degrado delle piste degli aeroporti  VAACs (Volcanic Ash Advisor Centers)
  8. 8. Terzo anno 2013-2014 Secondo anno 2012-2013 CALPUFF: Eruzione Stromboli Gennaio 2013; Analisi dell’evento e parametrizzazione della sorgente emissiva; Ottimizzazione del work-flow. KML Engine CALPUFF: Eruzione Etna Dicembre 2013; Analisi di sensibilità (Tuning EXITVEL/STACKD). KML ENGINE : Estrazione, creazione e visualizzazione della distribuzione della nube di cenere vulcanica Primo anno 2011-2012 WRF: previsioni meteorologiche ad alta Risoluzione spazio-temporale CALMET: Campi di vento ad alta risoluzione
  9. 9.  12-Gen-2013 inizio fase eruttiva piroclastica  Produzione di una densa nube di materiale litico  Coordinate: 38.789°N, 15.213°E  924 m sopra il livello del mare, la base si trova a 2000 m sotto il livello del mare  I crateri sommitali si trovano ad una quota di 750 m  Superficie totale: 12.6 chilometri quadrati (isola di Stromboli) [...] Alle 11.10 UTC la vista della Sciara è stata completamente oscurata per circa 20 min da una densa nube di vapore carico di particelle che risaliva a folate il versante. L’intensa emissione di vapore ha prodotto una nuvola carica di particelle litiche di inusuale grandezza che si è sviluppata sopra la sommità del vulcano. […]» Rep. N° 03/2013 – INGV http://www.pa.ingv.it/Eruzioni/Stromb oli/attivita_stromboli.php
  10. 10.  Parametrizzazione della catena modellistica ACT: Ash Cloud Tracking System NX=100 NY=100 IUTM=33 IMISS=55 XREF=513.0 YREF=4288.0 GRIDKM=0.100 wrf3_d02_20130112Z00
  11. 11.  Parametrizzazione della catena modellistica ACT: Ash Cloud Tracking System OUTPUT Concentrazione oraria e flussi di deposizione X = 518.00,4293.84, 10.0, 0.0, 2.0, 2.0, 400.0, 0.0, 1.00E-04 NX=100 NY=100 IUTM=33 IMISS=55 XREF=513.0 YREF=4288.0 GRIDKM=0.100 wrf3_d02_20130112Z00 natural-color satellite image Stromboli, volcanic plume January 13, 2011 http://earthobservatory.nasa.gov I risultati sono coerenti con l’evoluzione tipica del fenomeno in condizioni meteorologiche simili
  12. 12.  Stratovulcano: Eruzioni di tipo stromboliane con fasi eruttive effusive e piroclastiche.  Coordinate: 37°45.3’N 14°59.7’E  Elevazione: 3350 m  INGV Rap 51/2013 (data emissione 17/12)  Inizio evento 12/14  Fine evento 12/16  Emissione di ceneri vulcaniche  Formazione del pennacchio (plume)
  13. 13. Le condizioni standard del CALPUFF sono state modificate in modo da tener conto delle caratteristiche peculiari di un evento eruttivo  Distribuzione granulometrica delle polveri  Temperatura dei fumi  Raggio della bocca eruttiva (STACKD)  velocità di flusso di uscita (EXITVEL)  frazione di massa di vapore I valori di EXITVEL e STACKD sono statti variati secondo dati raccolti da misure sul campo e rapporti INGV per ogni giorno di simulazione producendo un totale di 27 simulazioni. ETNA Eruzione del 2013-12-14,15,16 EXITVEL STACKD 20 2 20 5 20 7 40 2 40 5 40 7 80 2 80 5 80 7
  14. 14. KML Engine
  15. 15. KML Engine
  16. 16. KML Engine
  17. 17. KML Engine
  18. 18. KML Engine
  19. 19.  Integrazione in sistemi di Early warning ◦ Previsione della distribuzione della nube di polveri ◦ Aumento dei fattori di sicurezza ◦ Contenimento delle perdite economiche  Valutazione del rischio delle ceneri vulcaniche nell’area del mediterraneo centrale  Supporto alle decisioni per la gestione del traffico aereo ◦ Spazi aerei sicuri; ◦ Rotte a minore grado di pericolosità; ◦ Campionamenti in-situ.
  20. 20.  EVENTI ◦ Workshop, “International Workshop on flash flood and debris flow risk management in Mediterranean areas” - 26/01/2012 ◦ Workshop, Nuove prospettive e tecnologie per il calcolo (E4 Computer Engineering, Bologna, 13-14 Settembre 2012) ◦ V Convegno Nazionale sul Particolato Atmosferico (PM2012, Perugia, 16- 18 Maggio 2012) ◦ Introduction to Fortran90 (CINECA, Roma, 22-25 Gennaio 2013) ◦ 3th European Postgraduate Sustainable Development Symposium (Napoli, UniParthenope, 13-15 Febbraio 2013) ◦ Esercitazione SQUALO 2013 ◦ Convegno “Energie Rinnovabili ed Efficienza Energetica” 17/05/2013 ◦ TBIZ 2013 - Smart University: forecast weather service and "OpenData" applications to share weather and oceanographic content, 28-29/11/2013 ◦ Workshop, UCS Test Drive - Two-Day Session Delivers Overview of Cisco UCS - Roma, 13-14 Marzo 2014
  21. 21.  Agrillo Giuseppe, Riccio Angelo, Chianese Elena, Tirimberio Giuseppina, Monaco Dario - –Sistema di previsioni per la qualità dell’aria: Modellistica operazionale ad alta risoluzione per il calcolo dell’AOD per il bacino del mediterraneo centrale - PM2014  Agrillo Giuseppe, Riccio Angelo, Chianese Elena, Tirimberio Giuseppina, Monaco Dario - –Sistema on-demand ad alta risoluzione spaziale per la previsione della distribuzione e deposizione dei fumi emessi da incendi sulla regione Campania - PM2014  Riccio, E. Chianese, G. Agrillo, C. Esposito, L. Ferrara, G. Tirimberio - Source apportion of atmospheric particulate matter: A joint Eulerian/Lagrangian approach - Environmental Science & Pollution Research - Nov. 2013  G. Agrillo, E. Chianese, A. Riccio, A. Zinzi - Modeling and characterization of air pollution: perspectives and recent developments with a focus on the Campania region (Southern Italy) - International Journal of Environmental Research 909- 916,Autumn 2013 ISSN: 1735-68652013  A. Riccio, G. Agrillo, A. Zinzi, R. Montella, R. Di Lauro - CCMMMA: servizi di modellistica ambientale per la previsione meteorologica e di qualità dell'aria ad alta risoluzione spaziale - PM2012 – V Convegno Nazionale sul particolato Atmosferico - 16-18 Mag. 2012
  22. 22.  Volcanic ash impacts on critical infrastructure - Thomas M. Wilson. et al. - Physics and Chemistry of the Earth 45–46 (2012) 5–23  Encounters of Aircraft with Volcanic Ash Clouds: A Compilation of Known Incidents 1953–2009 - Marianne Guffanti, et al. - USGS  Flight Safety and Volcanic Ash – Doc 9974, ICAO 2012  IV meeting of the international volcanic ash task force (IVATF/4) – Final report (Montréal, Canada, 13 to 15 June 2012)  Atmospheric Chemistry and Physics 2nd ed - J. Seinfeld, S. Pandis (Wiley, 2006)  Mesoscale Meteorological Modeling - Roger A. Pielke (AP 2002 693s)  William C. Skamarock et Al - A Description of the Advanced Research WRF Version 3 - NCAR/TN–475+STR , ARW Tech Note June 2008  WRF-ARW V3: User’s Guide - This document is complementary to the ARW Tech Note - July 2012  S. Shire, R.Robe, E. Fernau, J.Yamartino - Calmet UserGuide - Earth Tech Inc. 2000  Ken Dean et Al. - PUFF: A high-resolution volcanic ash tracking model - Journal of Volcanology and Geothermal Research 80 (1998) 1-16  S. Shire, R.Robe, E. Fernau, J.Yamartino - A User’s Guide for the CALPUFF Dispertion Model - Earth Tech Inc. 2000  Applications of the PUFF model to forecasts of volcanic clouds dispersal from Etna and Vesuvio - P.Daniele, et. al.- Computers & Geosciences 35 (2009) 1035–1049  The VOL-CALPUFF model for atmospheric ash dispersal: Approach and physical formulation - S. Barsotti, A. Neri and J. S. Scire - JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH, VOL. 113  MAFALDA: An early warning modeling tool to forecast volcanic ash dispersal and deposition - S. Barsotti, L. Nannipieri, and A. Neri – Geochemistry Geophysics Geosystems, Volume 9, Number 12  Volcanic hazard at Vesuvius: An analysis for the revision of the current emergency plan - G. Rolandi - Journal of Volcanology and Geothermal Research 189 (2010) 347–362

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