AMS-MINNI national air quality simulation on Italy for the calendar year 2015. Annual air quality simulation of MINNI Atmospheric Modelling System: results for the calendar year 2015 and comparison with observed data

The Atmospheric Modelling System (AMS) of the Italian National Integrated Assessment Model MINNI, developed by ENEA and funded by the Italian Ministry for the Environment, Land and Sea (IMELS), may compute anthropogenic, biogenic and other natural emissions, meteorological parameters and air quality concentrations with hourly time resolution at a spatial resolution of 4 km over the Italian territory. Since 2010 and every five years, ENEA is required to carry out national air quality simulations and to make the simulation results available for supporting air quality policy, in fulfillment of Legislative Decree 155/2010 (implementing EU Directive 2008/50/EC). This report presents the AMS-MINNI national simulation for the year 2015, along with its validation by comparisons with available measurement data. In order to provide an objective assessment of the quality of AMS-MINNI results, with respect to criteria currently adopted and applied by the scientific community, FAIRMODE evaluation methodology and criteria, consolidated in the DELTA Tool software, were used for the validation. An overall good quality of simulated concentrations fields was obtained. More in detail, all the Model Performance Criteria turned out to be satisfied for O3 and PM2.5. Concerning NO2 and PM10, both strengths and weaknesses are highlighted; in particular AMS-MINNI tends to underestimate both of them, as shown by other state of the art regional air quality models. Concerning 2015 air quality assessment in the framework of Legislative Decree 155/2010, AMS-MINNI simulation, in agreement with monitoring data collected by ISPRA, pointed out the non-compliance with EU requirements, particularly for daily PM10, 8h daily maximum O3 and yearly NO2 and PM2.5. The simulated concentration fields are now available to be used as initial and boundary conditions for local scale air quality assessments (according to Legislative Decree 155/2010) and as input data for impact studies at the national level.

Il sistema modellistico atmosferico (AMS) del modello integrato nazionale MINNI, sviluppato da ENEA nell’ambito dell’omonimo progetto finanziato dal Ministero dell’Ambiente e della Tutela del Territorio e del Mare (MATTM), fornisce su tutto il territorio nazionale e su lungo periodo, tipicamente un anno, dati meteorologici e di qualità dell’aria con risoluzione temporale oraria e con risoluzione spaziale orizzontale di 4 km. Dal 2010, in adempimento del D.Lgs. 155/2010, ENEA è tenuta a elaborare ogni 5 anni, e per la prima volta con riferimento all’anno 2010, simulazioni modellistiche della qualità dell’aria su base nazionale e a rendere disponibili i risultati di tali elaborazioni. In questo rapporto sono presentati i risultati della simulazione nazionale di AMS-MINNI relativa all’anno 2015, insieme alla loro validazione tramite il confronto con i dati di misura disponibili sul territorio nazionale. Allo scopo di fornire una valutazione oggettiva della qualità dei risultati della simulazione, basata su criteri condivisi dalla comunità scientifica, la validazione è stata effettuata seguendo l’approccio e la metodologia proposti da FAIRMODE e, in dettaglio, utilizzando il software DELTA Tool. L’analisi dei risultati ha mostrato complessivamente la buona qualità dei campi di concentrazioni simulati. In particolare, tutti i Criteri di Qualità delle performances sono risultati soddisfatti per O3 e PM2.5. Sia punti di forza sia margini di miglioramento sono invece emersi dalla validazione di NO2 e PM10 che tendono ad essere globalmente sottostimati, come del resto accade comunemente nello stato dell’arte della modellistica a scala regionale. In riferimento all’assessment di qualità dell’aria dell’anno meteorologico 2015 nell’ambito del D.Lgs. 155/2010, in accordo con i dati di misura raccolti da ISPRA, diverse criticità sono emerse per quanto riguarda il rispetto dei limiti di legge, in particolare in riferimento alla media giornaliera di PM10, al massimo delle medie mobili su 8 ore di O3 e alle medie annuali di NO2 e PM2.5. I campi prodotti sono ora disponibili sia come condizioni iniziali e al contorno per studi a scala locale (come da D.Lgs. 155/2010), sia come dati in ingresso per analisi d’impatto a scala nazionale.