WP-1500.6 – Modellistica numerica su scala regionale/globale delle atmosfere planetarie
Finalità scientifica eInfrastrutturale
Indagine sui meccanismi fisici che regolano le interazioni tra polvere desertica e radiazioni e sui loro effetti di retroazione, sia per l’atmosfera terrestre che per quella marziana. Il modulo, nelle attività propriamente terrestri, attraverso il modello numerico WRF-Chem, permette il monitoraggio e forecast delle intrusioni di polvere minerale sahariana verso il bacino del mediterraneo e lo studio dei suoi effetti sula bilancio radiativo e microfisico. Attività modellistiche analoghe sono state implementate su Marte con particolare attenzione al ruolo delle tempeste di polvere sul clima marziano. Le attività modellistiche sono condotte presso il centro di calcolo CEAM di Lecce in cui viene ospitato il server di calcolo acquisito con fondi EMM.
Inquadramento nella componente EMN
Il modulo è parte della componente EMN – Earth and Mars Research Network, nel contesto delle attività rivolte alla modellistica dei processi aerosol-atmosfera.
Unità funzionali
- WRF-Chem (Weather and Research Forecasting model coupled with Chemistry): Modello meteorologico-chimico sviluppato dal “National Center for Atmospheric Research” (NCAR, US) e dal “National Oceanic and Atmospheric Administration” (NOAA, US);
- NASA Ames Mars Global Climate Model (MGCM 3.2) sviluppato dal NOAA/GFDL;
- Mars Surface–Atmosphere Web Interface sviluppata al CNR/ISAC e INAF/OAC.
Contributo del modulo all’infrastruttura EMN
Il modulo, come componente dei moduli di modellistica EMN, fornisce dati ed interpretazioni relativi su eventi di polvere sulle atmosfere planetarie; fornendo un supporto alla validazione di modelli radiativi e climatici; informazioni per studi su forcing radiativo e qualità dell’aria. Rappresenta quindi un focus strategico per la comprensione dei processi aerosol-atmosfera, ed il loro impatto climatico e ambientale.
WP-1500.7 – Potenziamento della rete italiana di telerilevamento: dalla validazione satellitare agli studi sulla qualità dell’aria
La Pianura Padana è una delle regioni più inquinate d’Europa. Mentre le misure in situ possono fornire un quadro accurato delle condizioni al suolo, le misure con tecnica di telerilevamento consentono di ottenere informazioni sui profili verticali e sul contenuto colonnare degli inquinanti. Inoltre, questo tipo di prodotti rappresentano un riferimento affidabile per la validazione dei dati satellitari.
Nell’ambito del progetto PNRR-EMM, il CNR-ISAC ha acquisito e installato due sistemi Multi-AXis Differential Optical Absorption Spectroscopy (MAX-DOAS) di ultima generazione (SkySpec-2D della Airyx), che sono stati collocati a Bologna e sul Monte Cimone. Inoltre, a Bologna è operativo anche uno spettrometro a trasformata di Fourier (FTIR), nello specifico il modello EM27/SUN prodotto da Bruker, acquisito sempre nell’ambito del PNRR-EMM.
Le principali specie rilevabili con i sistemi MAX-DOAS includono NO₂, O₃ e HCHO, insieme all’estinzione degli aerosol. Lo strumento FTIR consente, invece, la determinazione delle quantità totali in colonna di CO₂, CO e CH₄. L’utilizzo combinato di questi due tipi di strumenti permette un’analisi più ampia della qualità dell’aria e della distribuzione dei gas a effetto serra (GHG).
Tutti gli strumenti e i set-up di misura sono pienamente conformi alle rispettive reti di validazione satellitare, quali la Collaborative Carbon Column Observing Network (COCCON) e la rete FRM4DOAS.
Disponibilità dei dati
I dati di EM27/SUN possono essere scaricati dal sito ESA (Agenzia Spaziale Europea) EVDC : https://evdc.esa.int/search/ scegliendo “BOLOGNA” come Location e “FTIR.COCCON” come Data Source Type.
Conferenze
MAX-DOAS Measurement Sites in Italy: Overview, NO2 VCD Comparison Against TROPOMI and Profiles Retrieval.- Achilli et al. DOAS Workshop – Salonicco, Greece, 9-11 July 2025
DEVELOPING A NETWORK OF SITES FOR AIR QUALITY STUDIES AND SATELLITE VALIDATION IN THE PO VALLEY, Achilli et al., Living Planet Symposium, 23-27 June 2025, Vienna (Austria)
Air Quality studies and satellite validations using MAX-DOAS measurements in Italy, Achilli et al.,
ATMOS – Bologna (Italy) – 1-5 July 2024
Two new FTIR instruments for the measurement of trace gases over the Po Valley, Pettinari et al., ATMOS – Bologna (Italy) – 1-5 July 2024
Set-up of the first EM27/SUN measurement site in the Po Valley (Italy)- Castelli et al., ICOS –Versailles (France)- 10-12 September 2024
WP-1500.9 – Observation and characterization of desert sand and dust transport events
Obiettivi scientifici e infrastrutturali
La polvere desertica è uno dei principali componenti degli aerosol atmosferici globali. Il suo trasporto su lunghe distanze influenza il bilancio radiativo terrestre, la formazione delle nuvole e le precipitazioni, la qualità dell’aria, la chimica atmosferica e la salute umana. Il modulo consente il monitoraggio sistematico dell’avvezione sahariana verso il Mediterraneo centrale, con particolare riferimento all’Italia meridionale, e la sua caratterizzazione multidisciplinare. Le attività sono condotte presso l’Osservatorio Ambientale-Climatico (ECO) di Lecce, un nodo regionale della rete ACTRIS, integrato con strumentazioni collegate alle reti internazionali EARLINET e AERONET.
Quadro di riferimento all’interno della componente EMN
Il modulo fa parte della componente EMN – Earth and Mars Research Network, nell’ambito delle attività dedicate all’osservazione, alla modellizzazione e alla validazione dei processi aerosol-atmosfera. Rientra nell’ambito delle attività di Cal/Val e dell’osservazione integrata degli aerosol minerali, contribuendo alla comprensione dei processi di trasporto, trasformazione e impatto della polvere desertica nel bacino del Mediterraneo. Il modulo fornisce capacità operative per l’identificazione di eventi di advection di sabbia e polvere (SDA), la caratterizzazione fisica, chimica e ottica delle particelle, e integra osservazioni in situ, misurazioni di telerilevamento lungo la colonna atmosferica, analisi meteorologiche e la produzione di set di dati convalidati a supporto della modellizzazione del clima e delle radiazioni.
Unità Funzionali:
1. Sistema di monitoraggio del particolato atmosferico (PM)
Misurazione continua delle concentrazioni massiche e della distribuzione granulometrica del particolato atmosferico mediante un campionatore di massa del PM (Swam 5A Dual Channel Monitor) e un campionatore di concentrazione numerica (APS), quest’ultimo in grado di misurare la concentrazione numerica delle particelle e la distribuzione granulometrica (0,5–20 µm) con elevata risoluzione temporale.
2. Integrazione con i dati meteorologici e la dinamica atmosferica
Contestualizzazione delle misurazioni degli aerosol in relazione alle condizioni atmosferiche e al trasporto a lunga distanza, sia mediante l’utilizzo di parametri meteorologici (temperatura, umidità, vento, pressione, precipitazioni, radiazione solare) sia attraverso il calcolo delle traiettorie inverse con il modello HYSPLIT (NOAA/ARL), nonché tramite simulazioni DREAM per l’identificazione del trasporto dal deserto. Ciò consente di effettuare analisi fonte-recettore e di determinare l’origine delle masse d’aria.
3. Integrazione con il telerilevamento atmosferico
Caratterizzazione verticale e colonnare degli aerosol mediante un ceilometro per determinare i profili verticali degli aerosol, la profondità ottica degli aerosol (AOD) e l’esponente di Angstrom (AE). Parametri che consentono di distinguere gli aerosol fini da quelli grossolani, di identificare gli episodi di tempeste di polvere (AOD elevato, AE basso) e di valutare lo spessore e l’altitudine degli strati di polvere.
4. Infrastruttura per la gestione, la convalida e l'elaborazione dei dati
Gestione integrata dei dati ambientali e produzione di serie di dati convalidate. Archiviazione dei dati grezzi in una banca dati dedicata, analisi statistica e individuazione delle tendenze, redazione di relazioni scientifiche.
Questa unità costituisce un elemento fondamentale per garantire l’affidabilità e la riutilizzabilità dei dati all’interno dell’EMN.
Contributo del modulo all’infrastruttura EMN
Il modulo, in quanto base osservativa per l’integrazione con i moduli di modellizzazione EMN, fornisce serie di dati convalidati sugli eventi di polverosità desertica nel Mediterraneo; supporto per la convalida dei modelli radiativi e climatici; informazioni per studi sul forzante radiativo e sulla qualità dell’aria. Rappresenta quindi un nodo osservativo strategico per comprendere i processi aerosol-atmosfera, migliorare la rappresentazione della frazione grossolana nei modelli e analizzare gli impatti climatici e ambientali.
WP-1500.12
Martian facility for sand/dust mobilization: planetary images, lab experiment, terrestrial analogues
