Specifiche modifica algoritmo biogeniche – con grigliato
Versione Inemar 7, 30 ottobre 2012
La modifica consiste di fatto in due tipi di attività:
1) la prima, molto semplice, richiede solo modifiche formali ad alcune tabelle esistenti (unire
due tabelle in una nuova tabella e rinominare alcuna tabella e sui campi)
2) la seconda consiste nell’aggiungere all’attuale algoritmo uno che effettua una stima simile
ma con base un grigliato.
1 – modifiche a tabelle esistenti
Il contenuto delle tabelle B_TEMP_ISO e B_TEMP_MONO deve essere scritto nella nuova tabella
B_RIS_MACROSPECIE_SPECIE. Questa tabella ha la stessa struttura delle due precedenti, che
sono ridondanti in quanto comunque gli ID_COV che contenevano sono diversi.
Le due tabelle possono essere anche eliminate, se si riesce a far scrivere il risultato dell’algoritmo
direttamente nella nuova tabella.
Il cambio di nome è anche motivato dal fatto che TEMP può generare confusione (con
temperatura), ed essendo risultati è meglio chiarirlo già dal nome della tabella.
Rinominare INEMAR7_11_B_MACRO_SPECIE in INEMAR7_11_B_MACROSPECIE, e al suo
interno i campi ID_MACRO_SPECIE e MACRO_SPECIE in
ID_MACROSPECIE e
MACROSPECIE
Creare in INEMAR7_11_B_MACROSPECIE il campo TIPO_MACROSPECIE, formato testo
INEMAR7_11_T_MESE: creare il campo NUM_GIORNI.
2 - aggiunta algoritmo su griglia
Il nuovo algoritmo effettua una stima delle emissioni di isoprene, monoterpeni e altri VOC con la
stessa metodologia dell’algoritmo esistente; l’unica differenza è che mentre l’algoritmo esistente
prevede la stima per comune e con valori medi dei parametri meteo (temperatura, umidità e
radiazione) per ogni classe climatica (quindi tutti i comuni appartenenti alla stessa classe climatica
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hanno gli stessi parametri meteo), il nuovo algoritmo effettua la stima delle emissioni biogeniche
considerando i valori dei parametri meteo e delle superfici forestali di ogni cella di un grigliato.
Inoltre, un’altra differenza è che ora i dati di superfici sono ora disponibili a livello di cella della
griglia già a livello di specie (e non di macrospecie).
Le formule di tutti i conti, anche dei parametri meteo, sono le stesse, tranne che ora è diversa la base
di applicazione.
Effettuata la modifica, Inemar avrà due algoritmi per le biogeniche, chiamati in seguito “BASE”
(quello già esistente) e “GRIGLIA” (quello nuovo creato) che possono essere
lanciati
autonomamente e che scrivono i risultati in TAB_OUTPUT e in tabelle diverse di risultati
intermedi.
Output
L’output dell’algoritmo BASE è nella classica TAB_OUTPUT, con il suffisso “B”, e anche nelle
tabelle B_RIS_INTERMEDI_BIOGENICHE (per ID_COV, mese, macrospecie, specie, attività e
comune) e B_RIS_MACROSPECIE_SPECIE (per ID_COV, mese, macrospecie e specie),
L’output del modulo biogeniche GRIGLIA sarà in TAB_OUTPUT (con suffisso “BG”) e nelle
tabelle BG_RIS_GRIGLIA_INTERMEDI e BG_RIS_GRIGLIA_MACROSPECIE_SPECIE.
Per evitare di scrivere due volte le emissioni biogeniche in TAB_OUTPUT, entrambi gli algoritmi
delle biogeniche prima di scrivere i loro risultati cancellano tutti i dati già presenti in
TAB_OUTUPUT generati dai moduli delle biogeniche (con suffissi B o BG). Rimarrà in
TAB_OUTPUT sempre quindi una sola stima delle biogeniche, l’ultima che è stata lanciata.
La struttura della nuova tabella BG_RIS_GRIGLIA_INTERMEDI è analoga a quella di
B_RIS_INTERMEDI_BIOGENICHE, con la sola modifica che il campo FK_ISTAT_COMUNE è
sostituito dal campo FK_ID_CELLA.
La struttura della nuova tabella BG_RIS_GRIGLIA_MACROSPECIE_SPECIE è analoga a quella
di B_RIS_MACROSPECIE_SPECIE.
Definizione griglia
La definizione della griglia è fatta con la nuova tabella T_GRIGLIA, composta dai seguenti campi:
ID_CELLA
intero
X_COORD_CELLA
precis. doppia, coordinata X del centro della cella
Y_COORD_CELLA
precis. doppia, coordinata Y del centro della cella
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Nuove tabelle
Sono da creare le seguenti tabelle:
BG_GRIGLIA_SUPERFICI
con i campi:
ID_SUPERFICI_GRIGLIA
ANNO_CENSIMENTO
FK_ID_CELLA
FK_ISTAT_COMUNE
FK_ID_SPECIE
SUPERFICIE
FK_ID_UM
T_GRIGLIA_TEMP_RAD_UM
È uguale alla tabella T_TEMP_RAD_UMID, con la sola differenza che il campo
FK_ID_CLASSE_CLIMATICA è sostituito dal campo FK_ID_CELLA
La tabella aumenta di dimensione, perché da 288x 5= 1541 dati diventa 288x2000celle (circa)=
576.000 dati
Algoritmo
L’algoritmo modificato è il seguente. Sono indicati sottolineate le variazioni rispetto all’algoritmo
base, ed è riportata la tabella da cui sono presi i nuovi dati.
Stima delle emissioni di ISOPRENE
Le emissioni di isoprene si calcolano utilizzando la seguente relazione, che fornisce l’emissione in
gh-1 per la cella k della griglia, l’ora t, il mese m e specie s::
Eisok ,t , m, s
FEs FCs FBs SUPi , k , s
ik
TEM
k , t , m RADk , t , m UMI k , t , m
6
10
Dove:
-
FEs: fattore di emissione dell’isoprene della specie vegetale s [gkgfogliasecca-1h-1]
-
FBs: fattore di biomassa della specie vegetale s [kgha];
3
-
FCs: fattore bioclimatico della specie vegetale s [-];
-
ikSUPi,k,j,s: somma della superficie occupata dalla specie vegetale s nella cella k del
grigliato [ha], per tutti i comuni i appartenenti alla cella k. I dati di superficie sono in
Tabella BG_GRIGLIA_SUPERFICI
-
TEM, RAD e UMI, calcolati come descritto in seguito.
Rispetto all’algoritmo originalem, si usa direttamente la superficie della specie nella cella, e non la
superficie comunale della macrospecie e il peso specie-macrospecie.
Stima del parametro TEMk,m,t
TEM
k , m, t
e
( K (T
T ) / RT T
)
1 k , m, t
s
s k , m, t
1 e
( K (T
T ) / RT T
)
2 k , m, t
n
s k , m, t
Dove:
-
Tk,m,t : temperatura dell’aria per il mese m, ora t e la cella k della griglia [°C]
TEMPERATURA in Tabella T_GRIGLIA_TEMP_RAD_UM
-
K1 = 95000 [Jmole-1];
-
K2= 230000 [Jmole-1];
-
Ts= 303 K;
-
R= 8,314 [JK-1mole-1]
-
Tn = 314 K.
Stima del parametro Radk,m,t
RAD
k , m, t
R
k , m, t
* 2.1
1 2 R
* 2.1
k
,
m
,
t
2
Dove:
-
α=0.0027 è un coefficiente empirico;
-
β=1.066 è un coefficiente empirico;
-
Rk,m,t : radiazione solare riferita al mese m, all’ora t e la cella k della griglia [Wm-2]
RADIAZIONE in Tabella T_GRIGLIA_TEMP_RAD_UM
Stima del parametro Umik,m,t
UMI
k , m, t
Rh
l l
k , m, t 1 2
4
Dove:
-
Rhk,m,t : umidità relativa riferita al mese m, all’ora t, nella cella k della griglia f [%];
UMIDITA in Tabella T_GRIGLIA_TEMP_RAD_UM
-
l1= 0,00236
-
l2= 0,8495
Stima delle emissioni di monoterpeni
La stima delle emissioni di monoterpeni dipendenti dalla sola temperatura l’algoritmo utilizzato,
che fornisce l’emissione in gh-1 per il cella k del grigliato, l’ora t, il mese m e specie s:
Emonok ,t ,m, s
FEs FCs FBs SUPi ,k , s
ik
F
k , m ,t
6
10
Dove:
-
FEs: fattore di emissione del monoterpene della specie vegetale s [gkgfogliasecca-1h-1];
-
FBj,s: fattore di biomassa della specie vegetale s [kgha];
-
FCs,j: fattore bioclimatico [-];
-
ikSUPi,k,j,s: somma della superficie occupata dalla specie vegetale s nella cella k del
grigliato [ha], per tutti i comuni i appartenenti alla cella k. I dati di superficie sono in
Tabella BG_GRIGLIA_SUPERFICI
-
Fk,m,t: parametro dipendente dalla temperatura (vedi in seguito).
Stima del parametro F
Il parametro F viene calcolato come segue:
(T
273.15 T ) *
s
F
e k , m, t
k , m, t
-
Tm,t,f: la temperatura riferita la mese m, all’ora t, nella cella k [°C]; TEMPERATURA in
Tabella T_GRIGLIA_TEMP_RAD_UM
-
Ts = 303K è la temperatura di normalizzazione ;
-
= 0.09K-1 è un coefficiente empirico.
Stima delle emissioni di “altri VOC”
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La stima delle emissioni degli “altri VOC” gli algoritmi utilizzati sono uguali a quelli dei
monoterpeni con la nota che i fattori di emissione sono legati al diverso inquinante.
Stima del totale per griglia nelle tabelle del risultati intermedi
Come in precedenza, per ottenere la stima del totale delle emissioni mensili sono sommate le
emissioni orarie e moltiplicate per il numero di giorni di ogni mese presenti nel campo
NUMERO_GIORNI in INEMAR7_11_T_MESE (questo campo è da creare, vedi punto 1))
Il risultato per mese, cella, macrospecie, specie e attività viene quindi scritto in
BG_RIS_GRIGLIA_INTERMEDI, collegando l’attività sulla base del legame presente in
B_SPECIE e la macrospecie sulla base del legame presente in B_MACROSPECIE_SPECIE.
In BG_RIS_GRIGLIA_INTERMEDI: Ek , s ,m , j , w , emissione mese m, cella k, specie s, macrospecie
j, attività w, collegando a specie di Ek , s ,m a attività e macrospecie
Il risultato per mese, macrospecie e specie, somma di tutte le celle, è scritto in
(serve
BG_RIS_GRIGLIA_MACROSPECIE_SPECIE
come
controllo
rispetto
all’altra
metodologia)
Emissioni per mese, cella, specie:
Ek , s , m Ek ,t , s , m
t
In BG_RIS_GRIGLIA_MACROSPECIE_SPECIE
Em, j , s Ek , s ,m, j , w
k ,w
Stima del dato comunale a partire dal dato di griglia
Una volta stimato il dato per ogni cella k, mese m, specie s e attività w, il dato del comune i per
attività da mettere in TAB_OUTPUT è stimato sommando le emissioni di ogni mese e attribuendo
al comune delle emissioni della griglia sulla base della superficie di specie di tutte le celle che ci
sono nel comune.
Emissioni per comune i, specie s:
Ei , s ( Ek , s , m
ki
m
S k ,i , s
S k ,i , s
)
ki
6
Emissioni per comune i, specie s, macrospecie j e attività w: Ei ,s , j ,w : da quella precedente
collegando le specie a macrospecie e attività
In TAB_OUTPUT, risultato per attività w e comune i :
Ei , w Ei , s , j , w
j,s
Nota sul test
Per il test conviene considerare 5 celle con i dati meteo delle 5 classi climatiche, e considerare come
superfici totali delle specie in ogni cella quelle che prima erano le superfici dei comuni appartenenti
alla classe. In questo modo il risultato totale delle emissioni dovrebbe venire uguale a prima.
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