Database climatici e modellizzazione ambientale

Ciampino (Roma)
Ostello Casale dei Monaci
Meteorologia di Qualità
Secondo Convegno MeteoNetwork
16 Ottobre 2004
Database climatici e modellizzazione
ambientale
Gianni Tartari*§, Alessandro Ceppi*°, Franco Salerno*, Diego Copetti*
*Istituto di Ricerca Sulle Acque-CNR, Brugherio, Milano
§Ev-K2-CNR, Bergamo
°MeteoNetwork, Milano
Raccolta dati meteorologici a scopi ambientali: il caso della
modellizzazione dell’idrologia del Lago di Pusiano
Serie storiche 1970-2004 di stazioni appartenenti a differenti
reti di misura
Lago di Pusiano
Obbiettivo: modellizzare i deflussi medi giornalieri (m3/s) dal
bacino imbrifero del Lago di Pusiano
8 stazioni/100 km2
all’interno del bacino
idrografico del Lago di
Pusiano
3,25
stazioni/100 km2
La raccolta dei dati meteo-climatici
Richiesta dei dati meteoclimatici a enti pubblici e a
privati (via mail, via fax, via
telefono).
Raccolta dei dati in forma
cartacea.
Creazione del database: Dati Meteo Lago di Pusiano
Inserimento e normalizzazione dei dati in database Excel
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Temperatura
Umidità Relativa
Precipitazioni
Pressione atmosferica
Vento
Radiazione Solare
Confronto: Pluviometri MNW-CNR
80
A = 1.050 M - 0.242
R2 = 0.996
60
Gennaio-Maggio 2004
40
Cantù (54)
20
Como (85)
Carimate (42)
0
0
10
20
30
40
Ma nua le (mm/ d)
50
60
70
80
Archiviazione e validazione dei dati
Modellizzazione di eventi:
effetto della disponibilità di informazioni
1200
1100
Precipitazioni (mm/mese) - Novembre 2002
1002
521
534
560
Cantù MNW
493
Erba
300
485
Lecco - Protezione Civile
400
473
Mariano Comense MNW
500
471
Lecco - ARPA
600
Seregno
700
Carimate MNW
800
650
740
790
Locarno Monti
900
Longone al Segrino MNW
1000
651
238
200
Monte S.Primo
Canzo
Milano
0
Como MNW
100
0
(*)
Indice di Nash-Suttcliffe
Ens = 1 – (Obs-Sim)2/(Obs-MediaObs)2
30/11/2002
29/11/2002
28/11/2002
27/11/2002
26/11/2002
25/11/2002
24/11/2002
23/11/2002
22/11/2002
21/11/2002
20/11/2002
19/11/2002
18/11/2002
17/11/2002
16/11/2002
15/11/2002
14/11/2002
r = 0,83
Ens = 0,71(*)
13/11/2002
40
12/11/2002
Errore = 22%
11/11/2002
50
10/11/2002
09/11/2002
08/11/2002
10
07/11/2002
30
06/11/2002
80
05/11/2002
90
04/11/2002
60
03/11/2002
70
02/11/2002
01/11/2002
3
Portata (m /s)
Modellizzazione di eventi: alluvione 2002
100
Observed discharge
Simulated discharge
15-30 Novembre 2002
2
20
Giorni giuliani
Portate del Fiume Lambro – Sezione di
Caslino d’Erba (CO)
Potenziamento delle informazioni pluviometriche con il radar
Ellason del Centro Epson Meteo.
0
20
15
10
0
5
10
15
20
25
27/05/2004
20/05/2004
13/05/2004
r = 0.944
06/05/2004
30
29/04/2004
y = 0.956 mm + 0.373
22/04/2004
35
15/04/2004
08/04/2004
01/04/2004
25/03/2004
18/03/2004
11/03/2004
5
04/03/2004
10
Radar
Pluviometro
26/02/2004
19/02/2004
12/02/2004
05/02/2004
29/01/2004
30
22/01/2004
35
15/01/2004
08/01/2004
01/01/2004
Precipitazioni (mm/giorno)
Confronto giornaliero (Gen-Mag 2004): Pluviometro/Radar (mm/giorno)
Stazione: Eupilio (CO)
40
Radar SIM
25
20
15
40
2
25
Giorni
5
0
30
35
Pluviometro
40
Confronto della stima delle portate
in relazione alla disponibilità dei dati climatici
Errori nella:
Entrambe le stazioni Stazione di Magreglio
2.3%
14.1%
38.0%
Stima annua
Stima mensile
Stima giornaliera
2.2%
18.0%
58.5%
Stazione di Asso
3.6%
15.9%
56.1%
20
18
16
14
10
8
6
4
2
giorni
"Osservata
"Simulata Asso + Magreglio
Simulata Magreglio
133
129
125
121
117
113
109
105
97
101
93
89
85
81
77
73
69
65
61
57
53
49
45
41
37
33
29
25
21
17
9
13
5
0
1
3
Q [m /s]
12
Raccolta dati meteorologici a scopi ambientali: il caso delle
indagini in aree remote Himalayane
Serie storiche 1994-2004 di stazioni appartenenti alla stessa
rete di misura
K2 Sud
!#
"
""$
!
"(
""$
'
'
Everest
!
"
K2
% &&%
%
)'
Lhasa
Parametri
Piramide (5035 m)
Pheriche (4260 m)
Tipo di sensori
Accuratezza
Altezza sul palo (m)
Temperatura dell’aria
Termoresistenza
0.2°C
2
Precipitazioni
Pluviometro a bascula
1%
1.5
Umidità relativa
Piastrina igrocapacitiva
2%
2
Pressione atmosferica
Lamina di silicio
0.3 hPa
2
Velocità del vento
Anemometro a 3 coppe
1.5%
5
Direzione del vento
Potenziometro
0.5%
5
Radiazione solare globale
Differenza di temperatura
0.5%
2
Namche (3570 m)
Lukla (2660 m)
Installata nell’autunno
2000
Implementata per il
progetto CEOP
nell’autunno 2002
Installata nell’autunno
2001
Parametri
Tipo di sensore
Accuratezza
Altezza (m)
Flusso di calore del suolo
Termopila
3%
0.15
Temperatura del suolo
Termometro ad immersione
0.15°C
0.05
Profondità della neve
Ultrasuono
1%
2
Umidità del suolo
Sistema ad igro-resistenza
10%
0.05
Radiazione verso l’alto ad onda corta
Radiometro
0.5%
2
Radiazione verso il basso ad onda corta
Radiometro
0.5%
2
Radiazione verso l’alto ad onda lunga
Pirgeometro
0.5%
2
Radiazione verso l’alto ad onda lunga
Pirgeometro
0.5%
2
Installata
nell’autunno 2001
Installata nell’autunno
2002
Archiviazione
File grezzi
Stazione MTX
Dati bi-orari
Dati giornalieri
Stazioni LSI-Lastem
Dati orari
Dati giornalieri
Creazione database “Archive PMN” su
supporto di Microsoft Access®
Vantaggi:
• i dati di tutte le stazioni meteorologiche sono contenuti in un unico file.
• i dati vengono inseriti automaticamente nel database attraverso l’importazione
dei file grezzi delle stazioni (file di testo in formato ASCII).
• le elaborazioni sono eseguite tramite query i cui risultati sono esportati su fogli
Excel in modalità di aggiornamento automatico.
Date
01/11/02
01/10/02
01/09/02
01/08/02
01/07/02
01/06/02
01/05/02
01/04/02
01/02/02
01/03/02
01/01/02
% .
01/12/01
,+
01/11/01
01/10/01
01/09/01
01/08/01
01/07/01
01/06/01
01/05/01
01/04/01
01/02/01
01/03/01
01/01/01
Daily Total Precipitation (mm)
*+
+
+ - */
%
25
20
15
10
5
0
Studi a larga scala
Oscillazione Troposferica Biennale (TBO)
°C
-4
-5
Temperature medie mensili di
gennaio e febbraio alla
stazione Piramide AWS 0
-6
-7
-8
-9
-1 0
94
95
96
97
98
99
0
gen
-5 .2
-8 .7
-6 .5
-8 .6
-5 .5
-6 .6
-7.7
-8 .5
fe b
-7 .3
-7 .3
-7 .8
-7 .5
-6 .5
-4 .9
-8.9
-5 .7
mm
1
2
0 .2 5
0 .2 0
Precipitazioni totali invernali alla
stazione Piramide AWS 0
0 .1 5
0 .1 0
0 .0 5
0 .0 0
P re c (m m )
9 4 -9 5
9 5 -9 6
9 6 -9 7
9 7 -9 8
9 8 -9 9
9 9 -0 0
0 .0 3
0 .1 8
0 .0 1
0 .2 0
0 .0 2
0 .0 1
0 0 -0 1
0 0 -0 2
0 .0 9
Raccolta dati meteorologici a scopi ambientali: il caso della
modellizzazione fisico-chimica e biologica degli ambienti
lacustri
Lago di Pusiano e Lago di Como
LDS sul Pusiano (Luglio 2003)
I modelli
DYRESM. Si tratta di un modello idrodinamico
monodimensionale per la risoluzione del profilo
verticale di temperatura,
salinità e densità.
Può essere accoppiato al modello ecologico
CAEDYM.
ELCOM. E'un modello idrodinamico
tridimensionale
che risolve sia la distribuzione verticale che
orizzontale
di temperatura, salinità e densità.
CAEDYM. E'un modello ecologico che
descrivere i principali cicli
biogeochimici (nutrienti, ciclo del carbonio,
ossigeno, pH ecc.),
nonché la dinamica dei principali gruppi
biologici.
Lake Diagnostic System (LDS)
LDS output
Progetto IRSA-IMONT: posizionamento di una LDS nel
Lago di Como (2004-2006) - installazione 22-25 Nov 04
COMPONENT NAME
DESCRIPTIONS
Station Main Frame
Made by CWR, Standard or Water level compensating station available.
Thermistor Chain
Made by PME
Direction
LDS
Wind Anemometer &
Net Pyrradiometer
Pyranometer
Relative Humidity & Air
Temperature Probe
Met One Instruments Model # 034A
Vaisala CN1-R
Licor LI200X
Vaisala HMP45A
Weather Shield
Standard commercial unit.
Lake GSM Antenna
3dB antenna
GSM Modems – lake
Wavecom GSM Modem WMOD2B G900/1800
Datalogger
PME DATA LOGGER
Solar regulator
PR1210L 12 Volt 10 Amp Regulator
Solar Panels
SX10 12 volt 10 watt
Battery
Sealed lead-acid; 12volt, 7AH and 12AH
Telephone land modem
Configuration dependent.
Anchors
2 x 200 kg Steel anchors (typically barbell weights joined by 6mm 316 SS chain)
Anchor ropes
Main lines -16mm Silver ropes (minimum breaking strain 2.1 tonne)
Surface lines – 12mm silver ropes (minimum breaking strain 1250 kg)
A MNW grazie la
collaborazione ed a Voi
grazie per l’attenzione