Applicazioni
RIAT+ è già stato testato ed applicato a differenti regioni in Europa con differenti scopi:
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OPERA Project (2013) In Emilia-Romagna (IT) in modalità "ottimizzazione" per valutare l'efficacia delle misure (sia tecniche che non-tecniche) contenute nel piano regionale di qualità dell'aria (ADP) e in Alsazia (FR) in modalità "ottimizzazione" per sostenere l'attuazione di un piano d'azione regionale atto ad individuare le misure tecniche ed energetiche più efficaci |
| VALUTA Project (2014) In Lombardia (IT) in modalità "analisi di scenario" per valutare i costi ed i benefici in termini di qualità dell'aria delle azioni presenti all'interno del piano regionale di qualità dell'aria |
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| APPRAISAL Project (2015) In Brussels Capital Region (B) in modalità "analisi di scenario" per valutare un set di misure efficaci alla riduzione delle emissioni derivanti da traffico e riscaldamento domestico e nella regione di Porto (PT) in modalità "ottimizzazione" per determinare le misure più efficienti da applicare nell'area Great Porto e da inserire all'interno del piano di qualità dell'aria |
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| CLIMAERA Project (2018 - 2020) Attraverso un approccio sinergico tra le politiche clima-aria-energia, si propone di far fronte agli impatti dovuti ai Cambiamenti Climatici sulla qualità dell'aria in tutta l'Europa Centrale, incluse le regioni alpine e mediterranee. |
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| PREPAIR Project (2018 - 2022) Il progetto PREPAIR mira ad implementare le misure previste dai piani regionali e dall'Accordo di Bacino su scala maggiore e a rafforzarne la sostenibilità e la durabilità dei risultati: il progetto copre la valle del Po e le regioni e le città che influenzano maggiormente la qualità dell'aria nel bacino. |
Le regioni di Emilia-Romagna e Alsazia sono state i primi casi di studio durante il progetto OPERA. Attraverso queste 2 regioni l'applicativo è stato testato e sviluppato per rispondere alle esigenze degli esperti della qualità dell'aria. Successivamente RIAT+ è stato utilizzato all'interno del progetto VALUTA finanziato da ARPA Lombardia. Infine, RIAT+ è stato impiegato nell'ultima fase del progetto APPRAISAL: dove è stato utilizzato nelle regioni di Brussels Capital Region in Belgio e nella regione di Porto nel Nord del Portogallo. L'esperienza ottenuta attraverso l'applicazioni del tool in quest'ultime regione è stata fondamentale per supportare la stesura del documento "Guidance Document" (obiettivo finale del progetto APPRAISAL). Ora, attraverso due nuovi progetti (CLIMAERA e PREPAIR) RIAT+ sarà utilizzato con lo scopo di valutare le misure presenti all'interno dei piani regionali di qualità dell'aria.
Alsazia (2013)
Le figure seguenti mostrano un esempio dei risultati ottenuti attraverso l’ottimizzazione della concentrazione media di NO2 (nelle zone sensibili, per l’intero anno) e i suoi relativi effetti sull’ NO2, PM10, PM2.5 e sull’ozono (SOMO35).
Risultati dell’ottimizzazione di NO2 (curva di Pareto per le concentrazioni medie annuali di NO2, a sinistra) e contemporaneamente Pareto per PM10 e ozono (a destra).
La curva di Pareto (la curva che fornisce le soluzioni ottime ordinate in base ai costi) mostra 5 possibili combinazioni di misure di riduzione dei costi e relativi AQI. Per il terzo punto della curva di Pareto (p3), le figura seguente mostra che le riduzioni emissive di NOX avvengano prevalentemente nel macrosettore “8: altre sorgenti mobili”, “7: trasporto su strada” e “1: combustione in energia e indirti di trasformazione”. I costi (~11 M€/anno oltre quanto richiesto dalla legislazione corrente) sono imputati maggiormente ai macrosettori 1 e 8.
RIAT+ produce una lista di misure e del loro livello di applicazione per ottenere tali riduzioni.
Riduzioni emissive di RIAT+ relative al punto 3 della curva di Pareto (circa 11 µg/m3 della concentrazione annuale media di NO2).
Riduzione assoluta delle emissioni di PM10 ottenuta con RIAT+.
EMILIA-ROMAGNA (2013)
Gli scenari emissivi e relative simulazioni di inquinamento atmosferico sono state prodotte su un dominio grigliato che copre la regione Emilia-Romagna e le aree confinanti che influenzano l’inquinamento atmosferico regionale. le emissioni per ogni cella (anno 2010) sono state preparate usando l’applicativo eFESTo. Le concentrazioni di inquinamento atmosferico sono state simulate per l’anno 2010 utilizzando NINFA (www.arpa.emr.it) calcolando gli indicatori di qualità dell’aria (AQI) e producendo modelli sorgente/recettore. Per l’ottimizzazione sono stati definiti diversi sotto domini: l’intera Emilia-Romagna, nove Province, quattro “European reporting zones”, e le zone sensibili. Inizialmente, RIAT+ è stato utilizzato per l’ottimizzazione della media annuale di PM10 sull’intera Emilia-Romagna; la curva di Pareto risultante è rappresentata nelle figure sottostanti e mostra cinque punti, ciascuno dei quali rappresenta la combinazione ottima delle misure di riduzione e i costi relativi. L’asse y della curva di Pareto rappresenta il livello di inquinamento come media spaziale sull’intero dominio espresso come riduzione percentuale rispetto al valore del CLE 2020 (primo punto nella curva di Pareto). I costi (asse x) sono indicati come valori percentuali oltre lo scenario al CLE 2020.
Curva di Pareto dell’ottimizzazione di PM10 (concentrazione media annuale in blu, e i relativi effetti su NO2in rosso e ozono - AOT40 in verde).
Analizzando le riduzioni delle emissioni (figura seguente) relative al punto 3 della curva di Pareto, si può notare che una significativa riduzione di NH3 potrebbe essere raggiunta agendo sul settore dell’agricoltura, mentre si avrebbero riduzioni maggiori di NOX agendo sui i macrosettori relativi al trasporto a ad altre fonti di mobilità. Infine per ridurre una larga parte di emissioni di PM10 primario dovrebbero essere promosse azioni sul riscaldamento residenziale.
Riduzione delle emissioni in RIAT+ relative al punto 3 della curva di Pareto.
Concentrazioni medie di PM10 risultanti in RIAT+ (punto 3 della curva di Pareto).
LOMBARDIA (2014)
Il progetto VALUTA si è concluso a dicembre 2014 e ha riguardato l’applicazione del software RIAT+ alle misure ed alla valutazione dei costi e dei benefici associati agli interventi del PRIA (Piano Regionale per gli Interventi dells wuslità dell'Aria). Regione Lombardia ha commissionato nel 2013 lo studio ad ARPA Lombardia. Il Piano Regionale degli Interventi per la qualità dell’Aria (PRIA) della Regione Lombardia del Luglio 2013 consta di 66 misure di prima attuazione suddivise rispettivamente in: 26 relativamente al macrosettore “Trasporti su strada e mobilità”, 27 relativamente al macrosettore “Sorgenti stazionarie e uso razionale dell’energia” e 13 relativamente al macrosettore “Attività agricole e forestali”. Lo studio ha consentito una valutazione economica di massima del costo di attuazione del PRIA, dei benefici diretti delle misure adottate (in termini di risparmio di energia) e dei benefici per la salute pubblica legati al miglioramento della qualità dell’aria, anche questi valutati in termini economici.
Brussels Capital Region (2015)
La regione Brussels Capital Region (BCR) si estende per un'area di 161 km² dove risiedono più di 1.1 millioni di persone. La regione è costituita da 19 comuni, uno dei quali è il comune di Bruxelles, la capitale del Belgio.
Brussels Capital Region.
Le misure di riduzione delle emissioni proposte sono state fornite dall'istituto BIM (Brussels Environment) e sono un elenco di 13 misure approvate dalle autorità di Bruxelles consistenti in: 9 misure relative al traffico e 4 misure relative al riscaldamento domestico. Per queste misure di riduzione delle emissioni, BIM ha fornito la stima dei costi e della riduzione delle emissioni.
All'interno di RIAT è stato utilizzato il database delle tecnologie fornito da GAINS (link).
Gli scenari di qualità dell'aria per l'addestramento delle reti neurali sono stati realizzati attraverso il modello CTM AURORA (link). Il dominio utilizzato è una griglia di 49 x 49 celle con risoluzione spaziale di 1x1 km. L'anno di riferimento utilizzato per le emissioni è il 2009.
Il dominio di simulazione
I risultati del modello sono stati validati utilizzando i valori osservati delle centraline di misura situate all'interno del dominio. La metodologia utilizzata per la validazione è quella proposta da FAIRMODE.
Per la fase di Design of Experiment, sono stati considerati 3 livelli di riduzione delle emissioni: caso base (B), riduzioni massime MFR (H) e riduzioni minime CLE (L). Per determinare gli scenari utilizzati per l'addestramento delle reti, i tre livelli di riduzione delle emissioni sono stati combinati in 14 scenari emissivi. Questi scenari sono stati applicati su tutto il dominio di calcolo.
In questo studio gli indicatori di qualità dell'aria (AQI) considerati sono:
· media annuali delle concentrazioni di PM10
· media annuali delle concentrazioni di NO2
Successivamente all'addestramento delle reti, RIAT+ è stato utilizzato per valutare l'impatto delle misure proposte per l'anno 2020. La figura seguente mostra un esempio delle riduzioni delle concentrazioni di NO2 dovute all'applicazione delle misure.
Risultati delle simulazioni
PORTO (2015)
L'area denominata "Great Porto" è un subregione costituita da 11 comuni a Nord del Portogallo, con un'enstensione di 1024 km² e una popolazione totale residente di 1.2 milioni di abitanti.
Dominio di simulazione
Per l'elaborazione con RIAT+ è stato utilizzato il db delle tecnologie GAINS relativo al Portogallo e fornito da IIASA (http://www.iiasa.ac.at). Il db contiene i valori di applicazione delle tecnologie relativi agli anni 2010, 2015, 2020 e 2025, inclusi i costi e le percentuali di riduzione delle emissioni. Lo scenario di riferimento utilizzato è lo "TSAP" (Marzo 2013).
Per le simulazione è stato utilizzato il modello di dispersione TAPM, applicato sul dominio di simulazione avente 150x150 km di estensione e 2x2 km² di estensione spaziale. L'anno di riferimento per le emissioni utilizzato è il 2009. Per la validazione del modello è stata utilizzata la metodologia FAIRMODE utilizzando per confronto i dati misurati delle centraline all'interno del dominio di calcolo.
I tempi di calcolo hanno influito molto sul "Design of the Experiment", quindi gli scenari emissivi utilizzati sono stati solo 10 e come nel caso del Belgio sono stati simulati diversi livelli emissivi. L'indicatore di qualità dell'aria considerato in questo studio è la media annuale delle concentrazioni di PM10.
RIAT+ è stato utilizzato in modalità ottimizzazione e la figura seguente mostra la curva di Pareto risultante. Sull'asse orizzontale sono reppresentati i costi oltre il CLE espressi in Milioni di €, invece sull'asse verticale è riportata la media annuale e relativa al dominio delle concentrazionin di PM10 .
Pareto curve
La curva di pareto mostra che una concentrazione media di PM10 di 28.8 µg/m³ può essere raggiunta adottando politiche emissive per un totale di 7.6 Milioni di € all'anno (Punto 3).
La distribuzione spaziale delle concentrazioni di PM10 relative al Punto 3 della curva di Pareto è mostrato nella figura successiva. La riduzione maggiore delle emissioni di PM10 e delle relative concentrazioni si verifica nel comune di Porto dove la popolazione residente ha una densità abitativa molto alta.
Risultati del punto 3 della curva di Pareto
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