2. Il progetto CCMMMA
Dispersione delle particelle: Le polveri vulcaniche
Eruzione dello Stromboli: Risultati preliminari
Attività svolte
Corsi e Seminari
Eventi
Piano di studi aggiornato
Contributi scientifici
Bibliografia
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. Sistema di previsione per il trasporto e la
dispersione di sostanze in atmosfera
(Chemical Weather Forecasting and Information System)
Catena modellistica WRF-EMEP-CHIMERE
◦ Qualità dell’aria (2011/2012)
PM10, PM25 (particolato)
CO, NO2 e SO2 (inquinanti gassosi)
Database europei
EMEP su scala
climatologicia
dataset
meteorologico
del CCMMMA
SO2[ppb]
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. 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
7. 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-CALPUFF Sys.
Dispersione delle polveri vulcaniche
Sicurezza del traffico aereo
8. VAACs (Volcanic Ash Advisor Centers)
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
9. 16 April 2010: l’eruzione piroclastica del
Eyjafjallajokull per molti giorni ha quasi
interamente bloccato il traffico aereo
dell’Europa.
Sono stati stimati circa 250 miliardi di dollari
persi dalle compagnie aeree a causa del
sistema di allerta che non è riuscito a
distinguere cosa fosse dannoso da quello che
invece non lo era.
http://www.flightradar24.com/
The MODIS instrument on NASA's Aqua
satellite captured an ash plume from
Eyjafjallajökull Volcano over the North
Atlantic at 13:20 UTC on 17 April 2010.
http://en.wikipedia.org
11. Ubicazione: 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)
Fine 2012 inizio fase eruttiva, eruzione
piroclastica 12-Gen-2013
[...] 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
16. Parametrizzazione della catena modellistica
WRF-CALMET-CALPUFF
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
OUTPUT
Concentrazione oraria e
flussi di deposizione
17. Parametrizzazione della catena modellistica
WRF-CALMET-CALPUFF
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
18. Parametrizzazione della catena modellistica
WRF-CALMET-CALPUFF
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
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. CORSI
◦ Development, Instrumentation an Flight Testing of UAVs (3 CFU )
◦ Chimica dell’Atmosfera (6 CFU)
◦ Introduzione alle Smart Structures (4 CFU)
◦ Research Methodologies: Agent-Based Systems and Social Simulation (3
CFU)
EVENTI
◦ V convegno Nazionale sul Particolato Atmosferico (PM2012, Perugia, 16-18 Maggio
2012)
◦ Seminario: Analysis of very high resolution optical and radar images (Prof.
Denis Moura, 8-9 Ottobre 2012)
◦ Workshop: Nuove prospettive e tecnologie per il calcolo (E4 Computer
Engineering, Bologna, 13-14 Settembre 2012)
◦ Introduction to Fortran90 (CINECA, Roma, 22-25 Gennaio 2013)
◦ 3th European Postgraduate Sustainable Development Symposium (Napoli,
UniParthenope, 13-15 Febbraio 2013)
21. Anno
Corso
Docente
CFU
2011/2012 Top-down Design Prof. D.E. Withney 3
2011/2012 Game Theory and analysis of
competitive dynamics for
industrial system
Prof.ssa Mallozzi 3
2011/2012 Meteorologia e Oceanografia Prof.ssa Fusco 9
2011/2012 Geographical Information
Science (GISce)
Prof. Fistola 3
2012/2013 Introduzione alle Smart
Structures
Prof. A. Concilio 4
2012/2013 Development,
Instrumentation, and Flight
Testing of UAVs
Prof. M. R. Napolitano 3
2012/2013 Research Methodologies:
Agent-Based Social
Simulation
Prof.ssa C.
Ponsiglione
3
2012/2013 Chimica dell’Atmosfera Prof. Riccio 6
2012/2013 ESA/ABC Net-Astrobiology Prof.ssa A. Rotundi 6
Totale CFU 40
22. PM2012
◦ 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
IJER
◦ Agrillo G., Chianese E., Riccio A., Zinzi A. -
Modeling and characterization of air pollution:
perspectives and recent developments with a
focus on the Campania region (Southern Italy) –
approvato ed in corso di pubblicazione
Natural Hazards and Earth System
Sciences
◦ Validation of the CCMMMA WRF model for a
severe summertime weather event over
Campania region of Italy. – in preparazione
23. 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)
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
Porting su Grid del modello TEPHRA per la previsione della dispersione delle ceneri vulcaniche –
rapporto tecnico – INGV Anno 2009 Numero 105
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
