Minnilaps


Il modello MINNI (Modello Integrato Nazionale a supporto della Negoziazione Internazionale sui temi dell’inquinamento atmosferico, http://www.minni.org/ ) è un sistema modellistico a scala nazionale in grado di simulare, su lungo periodo, la dispersione e la trasformazione chimica dei principali inquinanti atmosferici. Nato nell’ambito dell’ “Accordo di programma ENEA-Ministero dell’Ambiente”, in collaborazione con ARIANET Srl (http://www.aria-net.it/ ) e IIASA (International Institute for Applied Systems Analysis, Laxemburg AT), il progetto, guidato dal Dott. Gabriele Zanini della sezione ACS- PROTT INN di Bologna, si propone di fornire all’Italia un strumento scientifico per partecipare, con proprie valutazioni, al negoziato internazionale.

MINNI è stato utilizzato per simulare la dispersione e trasformazione chimica in atmosfera di diversi inquinanti, con particolare attenzione alle specie acidificanti, agli inquinanti fotochimici e al particolato. Il dominio di calcolo finora utilizzato, comprendente l’intera nazione, ha un passo di griglia di 20 Km, ma nella nuova convenzione con il Ministero dell’Ambiente è stata programmata una discesa di scala (con risoluzione a 4 km), su cinque sottodomini che ricoprono l’intera penisola e le due isole. La discesa di scala dei campi meteorologici è stata effettuata utilizzando il codice LAPS (Local Analysis and Prediction System, http://laps.noaa.gov/ ) sviluppato dalla NOAA (National Oceanic and Atmospheric Aministration) di Boulder, in Colorado. A partire da campi meteorologici di background LAPS può essere utilizzato, attraverso l’assimilazione di dati sperimentali, come strumento per la re-analisi meteorologica. LAPS consente l’utilizzo di molteplici tipologie di dati: osservazioni di superficie, radiosondaggi, radar Doppler, dati da satellite, RASS, profili radiometrici e dati da aereo.

In queste prime simulazioni sono state utilizzate le misure superficiali della rete dell’ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts) e i dati sono stati preparati, nel formato richiesto da LAPS, attraverso lo sviluppo di software per il controllo di qualità e il cambio di formato dei files.

Sviluppando opportuni preprocessori, i campi di background per LAPS sono stati ottenuti a partire dai campi meteorologici prodotti su scala nazionale (con risoluzione a 20 km) tramite il codice meteorologico RAMS (Regional Atmospheric Modeling System, http://rams.atmos.colostate.edu/ ).
LAPS è stato installato, in ambiente AFS, sulle macchine unix della rete GRID ENEA e, in collaborazione con il gruppo FIM di ENEA Frascati, è stato sviluppato l’insieme degli script necessari per l’esecuzione automatica di grosse simulazioni e per le operazioni di pre e post processing.

Per sfruttare al meglio le potenzialità della rete GRID ENEA, tenendo conto delle caratteristiche di LAPS, si usano job giornalieri, ognuno dei quali corre indipendentemente su una delle macchine del GRID ENEA per circa 30 minuti. Mediamente vengono utilizzate 20 macchine contemporaneamente, il che equivale a dire che in poco meno di 10 ore si può processare un intero anno meteorologico.

I dati orari generati da LAPS vengono post elaborati in modo tale da poter essere l’input meteorologico del modello di qualità dell’aria FARM (Flexible Air quality Regional Model, http://www.aria-net.it/front/IT/codici/files/12.pdf ) sviluppato da ARIANET Srl, che verrà anch’esso utilizzato sul GRID ENEA. La post elaborazione di un singolo giorno richiede circa 10 minuti; anche in questo caso si usano job giornalieri che corrono indipendentemente su una delle macchine del GRID ENEA.

Dopo una prima fase di sperimentazione ed ottimizzazione dei parametri di calcolo, è stato effettuato (per l’intero anno meteorologico 1999 e con passo temporale orario) un primo downscaling, con risoluzione a 4 Km, su un dominio di calcolo comprendente il Nord Italia.

Mappa NI

Temperatura superficiale calcolata sul dominio del Nord Italia, 15 Marzo 1999 ore 11