Studente Dott. Giuseppe Agrillo

Tutor Prof. Angelo Riccio

Ing. Vincenzo Della Corte

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

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)

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

SO

2 [

pp

b]

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

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

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

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

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

http://www.protezionecivile.gov.it/jcms/it/vulcani_attivi.wp

Attivi

Quiescenti

Etna Stromboli Colli Albani Campi Flegrei Ischia Vesuvio Lipari Vulcano Panarea Isola Ferdinandea Pantelleria

Area ad alto rischio geologico

Interessata da elevata attività vulcanica

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/Stromboli/attivita_stromboli.php

Parametrizzazione della catena modellistica WRF-CALMET-CALPUFF

wrf3_d02_20130112Z00

Parametrizzazione della catena modellistica WRF-CALMET-CALPUFF

NX=100 NY=100 IUTM=33 IMISS=55 XREF=513.0 YREF=4288.0 GRIDKM=0.100

wrf3_d02_20130112Z00

Parametrizzazione della catena modellistica WRF-CALMET-CALPUFF

NX=100 NY=100 IUTM=33 IMISS=55 XREF=513.0 YREF=4288.0 GRIDKM=0.100

wrf3_d02_20130112Z00

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

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

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

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

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 .

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)

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

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

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