Specifiche modifica algoritmo biogeniche – con grigliato

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 1

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 2

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 gh-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  ik   TEM  k , t , m  RADk , t , m  UMI k , t , m 6 10

Dove: -

FEs: fattore di emissione dell’isoprene della specie vegetale s [gkgfogliasecca-1h-1]

-

FBs: fattore di biomassa della specie vegetale s [kgha]; 3

-

FCs: fattore bioclimatico della specie vegetale s [-];

-

ikSUPi,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 [Jmole-1];

-

K2= 230000 [Jmole-1];

-

Ts= 303 K;

-

R= 8,314 [JK-1mole-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 [Wm-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 gh-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  ik F  k , m ,t 6 10

Dove: -

FEs: fattore di emissione del monoterpene della specie vegetale s [gkgfogliasecca-1h-1];

-

FBj,s: fattore di biomassa della specie vegetale s [kgha];

-

FCs,j: fattore bioclimatico [-];

-

ikSUPi,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” 5

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  ki

m

S k ,i , s

 S k ,i , s

)

ki

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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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