Il modello CALPUFF può essere utilizzato con le seguenti tipologie di dati meteorologici
- Dati meteorologici 3d
- Dati meteorologici 2d
- Dati meteorologici 2d con profilo veriticale
Dati meteorologici 3d
I Dati meteorologici 3d rappresentano la scelta naturale per l’utilizzo del modello in quanto sono dati prodotti dal suo specifico
preprocessore meteorologico CALPUFF che per ogni cella del dominio meteorologico definito in input produce valori orari delle
variabili meteorologiche e micrometeorologiche sia relative allo strato superficiale del PBL (a quota 10 m sul libello del suolo) che agli
strati verticali a quote variabili fino ad altezze non superiori a 5 km sul suolo.
Il processore CALMET elabora in input i dati a valenza sinottica misurati nelle stazioni aeroportuali della rete WMO-SYNOP-ICAO
(o in loro assenza prodotti da modelli meteorologici a scala globale come ad esempio il modello europeo di ECMWF o il modello WRF di NOAA)
e i dati sito specifici misurati da stazioni locali elaborando internamente i parametri micrometeorologici e restituendo un campo 3d orario
pesato sia sulla distanza (1/r2) delle stazioni meteo che dalle caratteristiche geomorfologiche dall’area.
L’utilizzo di questa tipologia di dato permette di descrivere alla risoluzione geomorfologica dell’area di interesse il campo di vento
orario nelle tre dimensioni garantendo una descrizione spaziale dinamica dei movimenti delle masse d’aria su aree di qualsiasi dimensione e
complessità geomorfologica.
Dati meteorologici 2d
I dati meteorologici 2d, definibili anche come dati di Singolo Punto, utilizzabili in CALPUFF sono costituiti dalle
serie orarie delle variabili meteorologiche e micrometeorologiche, fornite al modello attraverso file ASCII appositamente formattati,
relative ad un punto spaziale specifico ed alla quota anemometrica di 10 m sul livello del suolo.
Questa tipologia di dati ricalca il formato dei dati meteorologici richiesti dai modelli gaussiani ISC (modello di riferimento EPA
fino al 2008) e WinDimula (modello sviluppato da ENEA e MAIND). La preparazione di questi dati, richiede la disponibilità
di misure meteorologiche standard di velocita e direzione del vento, temperatura, precipitazione e radiazione incidente, riferibili a una
stazione di misura presente sul dominio spaziale che si intende analizzare (o per lo meno significativa per esso); le variabili di
micrometeorologia richieste (u*, w*, LMO e mixing height) non sono misure dirette quindi dovranno essere valutate elaborando autonomamente
in modo opportuno i dati misurati dalla stazione meteo o eventualmente stimati attraverso valori screening di default legati al valore della
stabilità atmosferica.
Questo tipo di analisi non richiede necessariamente l’utilizzazione di specifici preprocessori meteorologici e può quindi essere svolta con
mezzi usuali quali Excel e un normale editor di testo ASCII (i dettagli del formato dei file può essere richiesto direttamente a MAIND
attraverso i canali usuali). A questo vantaggio vanno però associate una serie di limitazioni:
- utilizzando dati di singolo punto non è possibile inserire una matrice orografica nel calcolo (la geomorfologia del dominio è inseribile
nel modello solo attraverso i dati 3d) quindi i domini analizzabili usando questi dati devono essere tali da non presentare particolarità
geomorfologiche giustificando quindi lo svolgimento dei calcoli in assenza di orografia; questa specifica si traduce di fatto
nell’impossibilità di analizzare domini con estensione superficiale estesa
- la limitazione delle dimensioni del dominio analizzabile è ulteriormente accentuata dal fatto che il dato di singolo punto essendo un
unico dato significativo per l’intero dominio selezionato per il calcolo richiede che il dominio sia di fatto omogene ed uniforme dal punto
di vista geomorfologico caratteristica riscontrabile solo su domini di piccole dimensioni
- non è possibile considerare la profilometria verticale del campo di vento
- la stabilità atmosferica viene tratta in modo parametrico attraverso la classificazione statica di Pasquill-Gifford e non attraverso
funzioni continue come avviene usando i dati 3d prodotti da CALMET
- non è infine possibile utilizzare gli schemi chimici semplificati proposti dal modello
L’utilizzo di dati 2d di singolo punto può essere considerata, in caso di valutazioni screening, una soluzione alternativa
all’uso dei modelli gaussiani in quanto rispetto a questi ultimi, mantiene la possibilità di descrivere la dinamica del campo di vento ed il
trattamento delle calme di vento.
Dati meteorologici 2d con profilo veriticale
I dati meteorologici 2d con profilo verticale sono costituiti dalle serie orarie delle variabili meteorologiche e micrometeorologiche
prodotte dal preprocessore meteorologico AERMET cioè il processore meteo del modello AERMOD; anche questi dati costituiti da
serie orarie di variabili meteorologiche e micrometeorologiche, fornite al modello attraverso file ASCII appositamente formattati, relative
ad un punto spaziale singolo e specifico ma in questo caso oltre alle variabili di superficie viene richiesta l’elaborazione anche di un
file di profilo verticale contenete i valori orari di velocità, direzione del vento e temperatura alle quote verticali.
Il processore AERMET partendo da dati misurati da stazioni meteorologiche di superficie e di profilo verticale elabora i dati
puntuali sia meteorologici che micrometeorologici per il sito richiesto.
I file richiesti, pur essendo in formato ASCII, presentano una formattazione piuttosto complessa (anche in questo caso i dettagli del
formato dei file può essere richiesto direttamente a MAIND attraverso i canali usuali) e soprattutto richiedono l’inserimento delle
variabili orarie dei parametri di micrometeorologia e di scambio termico tra suolo ed atmosfera per poter valutare la stabilità atmosferica
in termini di sviluppo continuo del PBL (Planetary Boundary Layer) in sostituzione della parametrizzazione di Pasquill Gifford;
queste caratteristiche rendono la gestione di questa tipologia di file piuttosto complicata se non si utilizza l’apposito processore AERMET
L’utilizzo di questi file rappresenta una via di mezzo tra i dati 3d e i dati 2d semplici in quanto:
- permettono di avere una descrizione del profilo verticale nel punto
- consentono una valutazione dinamica della stabilità del PBL
ma mantengono comunque una serie di svantaggi rispetto ai dati 3d legati alle caratteristiche intrinseche del dato 2d cioè:
- impossibilità di usare una matrice orografica e di uso del suolo
- limitazione spaziale del dominio di calcolo ad aree omogenee ed uniformi
- richiesta di un processore specifico (AERMET - Meteorological Processors and Accessory Programs | US EPA) per la loro preparazione