Nome modello
AMETISTA (Air quality based on MEteorological TIme Series and Turbolence Analysis)

Autori
Dott. Franco Desiato
Dott. Roberto Inghilesi

Anno
1993

Referente
Dott. Franco Desiato
ANPA - Agenzia Nazionale per la Protezione dell'Ambiente
Via Vitaliano Brancati, 48
00144 Roma

Telefono
06-50072969

Fax
06-50072218

Posta elettronica
desiato@anpa.it

Obiettivo
AMETISTA è un codice di dispersione atmosferica per la stima delle concentrazioni in aria di sostanze inquinanti inerti emesse da sorgenti puntuali o areali, a corta distanza dai punti di emissione (scala locale). In particolare, esso è finalizzato alla stima delle grandezze da confrontare con gli standard di qualità dell'aria.

Descrizione del modello
Il modello include un pre-processore meteorologico, un modulo di dispersione atmosferica ibrido (non gaussiano sul piano verticale) e un post-processore per il calcolo dei parametri statistici da confrontare con gli standard di qualità.
Il pre-processore meteorologico è dedicato alla costruzione della serie temporale dei parametri meteorologici di scala di ingresso al modello di diffusione e si presenta in due versioni: la prima utilizza serie temporali di osservazioni meteorologiche, la seconda utilizza le frequenze statistiche di occorrenza delle condizioni di vento e stabilità atmosferica (JFF :Joint Frequency Functions).
Il modulo di dispersione atmosferica è basato in gran parte sulle equazioni del modello americano HPDM (Hybrid Plume Dispersion Model), e calcola su una griglia regolare rettangolare e su punti recettori le concentrazioni orarie derivanti dalla emissione continua di un massimo di venti sorgenti.
Il post-processore statistico, infine, effettua il calcolo degli indici statistici (medie, percentili) per i periodi di riferimento ed i tempi di media realtivi agli standard di qualità dei diversi componenti.

Inquinanti considerati
Inerti, o almeno assimilabili a inquinanti inerti sui tempi di trasporto corrispondenti alla dispersione a scala locale.

Processi considerati
Diffusione atmosferica, deposizione secca

Tipo di sorgente
Puntuale o areale (fino ad un massimo di 20)

Tipo di rilascio
Continuo, eventualmente modulabile nel tempo.

Scala spaziale
Locale

Risoluzione
Risoluzione temporale
I dati meteorologici di ingresso possono avere la frequenza di un multiplo o un sottomutiplo di un'ora. Le concentrazioni in aria vengono comunque calcolate ogni ora.
Risoluzione spaziale
I dati meteorologici di ingresso sono di una sola stazione di osservazione rappresentativa delle condizioni meterologiche sull'intero dominio di calcolo. Il passo di griglia dei campi di concentrazione in uscita può essere impostato a piacere.

Input
Pre-processore meteorologico
· Coord. geografiche rappresentative del sito in esame (es. estremo dominio) (gradi decimali)
· Altezza di rugosità: Z0 (m)
· Altezza anemometro: ZU (m)
· Anno, mese, giorno, ora e minuti di inizio del rilascio
· Anno, mese, giorno, ora e minuti di fine del rilascio
· Intervallo di tempo tra due osservazioni meteorologiche (ore)

SERIE TEMPORALI DI OSSERVAZIONI METEOROLOGICHE
Per ogni osservazione disponibile sono obbligatori:
· anno, mese, giorno, ora decimale
· direzione media del vento
· velocità media del vento (m/s)

e uno dei seguenti gruppi:

· temperatura dell'aria (°C): T
· copertura nuvolosa (ottavi): C

· temperatura dell'aria (°C): T1
· temperatura dell'aria (°C): T2
· altezze dei punti di misura delle temperature T1 e T2 (m): Z1, Z2

il dato di radiazione solare (W/m2) è facoltativo

JOINT FREQUENCY FUNCTIONS
· Classi di stabilità
· Settore di direzione del vento
· Classi di velocità del vento

Modello di dispersione
· Coordinate UTM dell'origine del dominio del modello (km)
· Numero di nodi di griglia nelle direzioni X e Y
· Passi del grigliato nelle direzioni X e Y
· Coordinate dei punti di rilascio (da 1 a 20)
· Per sorgenti areali: deviazione standard della distribuzione gaussiana della intensità di emissione
· Altezze di rilascio (da 1 a 20)
· Intensità del rilascio (g/s)
· Temperatura di emissione (da 1 a 20)
· Diametro della sorgente (da 1 a 20)
· Velocità verticale iniziale (da 1 a 20)
· Coordinate dei punti recettori (km) (da 1 a 25)

Output
Concentrazioni orarie sui nodi del grigliato rettangolare e su punti recettori definiti in ingresso al modello.
Parametri statistici (per es., massimo, media, mediana, 98° percentile) per i tempi di media previsti dagli standard di qualità dell'aria per i diversi componenti.

Interfaccia utente
I moduli del codice AMETISTA sono inseriti, a scopo esemplificativo, nel pacchetto software GIADA (Gestione Interattiva di Applicazioni per la Dispersione Atmosferica). GIADA è dotato di una interfaccia amichevole per l'inserimento dei dati e per la restituzione dei risultati, e utilizza un pre-processore meteorologico e di un modulo di dispersione che possono essere scelti e inseriti a piacere dall'utente, purché rispondano a requisiti molto generali.

Limitazioni del modello
AMETISTA non tratta inquinanti soggetti a trasformazioni chimiche, e non è adatto alla stima delle concentrazioni in aria su domini di calcolo per i quali, per estensione o per complessità dell'orografia o della climatologia meteodiffusiva, non possano considerarsi rappresentativi o sufficienti i dati meteorologici superficiali di una sola postazione standard.
In generale, i limiti di applicazione e di accuratezza dei risultati sono quelli tipici di questa categoria di modelli, variano molto in funzione delle caratteristiche emissive, geografiche e microclimatiche della applicazione, e possono essere valutati in dettaglio solo a valle di una approfondita validazione del modello su casi specifici.

Validazione del modello
Il codice AMETISTA è stato validato su due dataset di riferimento del "model evaluation kit" messo a disposizione nell'ambito della serie di conferenze "Harmonisation within atmospheric dispersion modelling for regulatory purposes": Copenhagen (Desiato e Inghilesi, 1994) e Kincaid (non documentato). Più in generale, si può fare riferimento alle validazioni estensive degli algoritmi su cui sono basati il preprocessore meteorologico (v. per esempio van Ulden e Holstlag, 1985) e il modulo di dispersione (tutti i riferimenti bibliografici relativi al modello HPDM).

Piattaforme di calcolo
PC

Documentazione

Desiato F., R. Inghilesi (1993): AMETISTA: a model for evaluation of long-term atmospheric pollution caused by stack emissions - RT/DISP/93/07.

Desiato F., Inghilesi R. (1994): Development and application of a long-term atmospheric dispersion model for environmental impact assessment purposes. In Air Pollution II Vol. I, J.M. Baldasano, C.A. Brebbia, H. Power e P. Zannetti Editori, Computational Mechanics Publications, Southampton Boston

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