Variability of odour impact assessment results derived from the source of meteorological data: a two-level comparison

Atmospheric dispersion models have gained significance in the field of environmental studies in recent years. In this regard, dispersion modeling is a valuable tool for reproducing the spatial-temporal distribution of contaminants, particularly in case of industrial odour emissions. CALMET/CALPUFF modelling system is one of the widespread tool adopted in the field of odour. It requires numerous input data including meteorological and geographical information and results are dependent on the accuracy of all these modelling input. In view of this, the first part of the study aims to compare the results of odour dispersion modelling by setting different CALMET input meteorological data: single station observational met data, 3D prognostic meteorological data, and a combination of the two, considering two different sources (i.e. a point and an area source) and two different sites, located in Cuba and Italy. The second analysis provides information on how different cloud cover parameters, which are fundamental input data for CALMET processor, can affect the conclusions of an odour impact assessment. Cloud cover represents a crucial input variable since its definition might involve a significant degree of uncertainty. Indeed, cloud cover can be estimated in different ways, either through direct observation of the sky or through theoretical methods from other known meteorological parameters. In this regard, the focus was put upon four different approaches to estimate cloud cover, referred as “METAR”, “ERA5”, “Relative Humidity” and “Solar Radiation”. To run the simulations, a point source was considered, located in the south of Milan, Italy. Both the analysis are based on odour impact criterion enforced in some Italian regions: the 98th percentile level of exceedance is calculated for three concentration threshold levels (1, 3 and 5 ouE/m3). Contour lines and separation distances were then obtained and compared both considering hourly mean concentrations. With regard to meteorological dataset input comparison, the results obtained for the area source highlight that “OBS” and “HYBRID” simulations appear very similar, while “NO-OBS” is a bit underestimating the impact represented by all the contour lines, likely due to the lower percentage of wind calms. On the contrary, for the point source, all the simulations, “NO-OBS”, “OBS” and “HYBRID”, are essentially comparable in both domains, with no significant differences. About the cloud cover investigation, it can be concluded that all the model runs (“METAR”, “ERA5”, “Relative Humidity” and “Solar Radiation”) simulated with different cloud cover input data, appear largely comparable. Therefore, the approach used for cloud cover calculation, seems not to significantly affect Odour Impact Assessment results.

La modellazione della dispersione atmosferica è uno strumento di grande utilità per simulare la distribuzione spazio-temporale degli inquinanti, in particolare nel campo delle emissioni odorigene. A questo proposito, il modello CALPUFF, con il relativo processore meteorologico CALMET, rappresenta uno degli strumenti di maggiore diffusione per simulazioni di impatto olfattivo. CALPUFF richiede numerosi dati di input, tra cui informazioni meteorologiche e orografiche: l’accuratezza dei risultati è strettamente dipendente dalla bontà dei dati di input implementati. Alla luce di ciò, il presente lavoro di tesi si è focalizzato su due aspetti distinti: in primis mira a confrontare i risultati della modellazione della dispersione degli odori implementando in CALMET diversi dati meteorologici di input: dati misurati da una singola centralina meteo (“OBS”) e dati prognostici 3D derivanti dal modello WRF (“NO-OBS”). Infine, un terzo approccio (“HYBRID”) che prevede una combinazione dei due dataset (simulazione ibrida). Le simulazioni sono state condotte considerando due sorgenti diverse (una puntuale e una areale) e due domini differenti, situati a Cuba e in Italia. La seconda parte dello studio indaga come diversi approcci per stimare la copertura nuvolosa (cloud cover), dato di input necessario per CALMET, possano influenzare le risultanze di una valutazione di impatto odorigeno. La copertura nuvolosa rappresenta una variabile di input cruciale, poiché la sua definizione può comportare un significativo grado di incertezza. Infatti, la copertura nuvolosa può essere stimata in diversi modi, sia attraverso l'osservazione diretta del cielo sia attraverso metodi teorici a partire da altri parametri meteorologici noti. A questo proposito, sono stati investigati quattro diversi approcci, identificati come: "METAR", "ERA5", "Umidità relativa" e "Radiazione solare". Per l’elaborazione dei risultati si è fatto riferimento alle indicazioni delle Linee Guida vigenti in Italia in materia di odore, che prevedono il calcolo della concentrazione oraria di picco al 98° percentile su base annuale e, in particolare, il superamento di tre livelli di concentrazione di riferimento (1, 3 e 5 ouE/m3). Per quanto riguarda il confronto di diversi dataset metereologici, per la sorgente areale, si è evidenziato che le risultanze delle simulazioni "OBS" e "HYBRID" appaiono molto simili, mentre le simulazioni ottenute con i dati prognostici paiono sottostimare lievemente l'impatto odorigeno, probabilmente a causa della minore percentuale di calme di vento. Al contrario, per la sorgente puntiforme, tutte le simulazioni, "NO-OBS", "OBS" e " HYBRID ", sono sostanzialmente comparabili, senza differenze significative. In merito al confronto del calcolo della copertura nuvolosa, si è evidenziato che tutti gli approcci indagati ("METAR", "ERA5", "Umidità relativa" e "Radiazione solare") appaiono ampiamente comparabili. Dunque, si evince come il parametro in questione non abbia una significativa influenza rispetto ai risultati della modellazione.