Analisi di sensitività del modello CALPUFF per la dispersione di sostanze in atmosfera

Air pollution is considered one of the main risks to public health and the environment. As scientific evidence of its harmful effects has grown, governments worldwide have implemented policies and strategies to mitigate its impacts. Environmental Impact Assessment (EIA) serves as a key regulatory tool for protecting both human health and the environment, acting as a mandatory procedure for the authorization of new construction projects. Within the EIA framework, the Environmental Impact Study commonly uses mathematical models to simulate future scenarios once a project is implemented. This study aims to identify which parameters of the CALPUFF atmospheric dispersion model have the greatest influence on simulation outcomes and assess the effects of different meteorological inputs. Parameters setting depends on the specific characteristics of the case study, while the meteorological input is determined by data availability and may come from either forecast-based (prognostic) or observation-based (diagnostic) methodologies. Understanding the influence of each parameter on simulation results is essential for all the model users. The research was conducted through a series of comparative simulations, varying one parameter at a time, while keeping the others constant. The tested parameters included deposition process, chemical transformations, methods for computing dispersion coefficients, and plume rise parameters. Emission data were based on an environmental impact study for the construction of an anaerobic digestion and biomethane upgrading plant in the municipality of Cremona. The results show substantial variations in pollutant concentrations depending on the method used to calculate dispersion coefficients and the activation of the dry deposition parameter under conditions of high atmospheric stability. Meteorological inputs significantly affect percentile-based indicators, whilst average concentration levels are less impacted.

L’inquinamento atmosferico è considerato uno dei principali fattori di rischio per la salute pubblica e l’ambiente. Con l’aumento delle evidenze scientifiche riguardanti i suoi effetti nocivi, i governi di tutto il mondo hanno adottato politiche e strategie volte a mitigarne gli impatti. La Valutazione di Impatto Ambientale (VIA) costituisce uno strumento normativo fondamentale a tutela della salute umana e dell’ambiente, agendo come procedura obbligatoria per l’autorizzazione alla realizzazione di nuove opere. Nell’ambito della VIA, lo Studio di Impatto Ambientale utilizza comunemente modelli matematici per simulare scenari futuri in presenza dell’opera. Il presente studio si propone di individuare quali parametri del modello di dispersione atmosferica CALPUFF abbiano la maggiore influenza sui risultati delle simulazioni e di valutare gli effetti di diversi input meteorologici. L’impostazione dei parametri dipende dalle caratteristiche specifiche del caso di studio, mentre gli input meteorologici sono determinati dalla disponibilità dei dati e possono provenire da metodologie basate su previsioni (prognostiche) o su osservazioni (diagnostiche). Comprendere l’influenza di ogni parametro sui risultati delle simulazioni è essenziale per tutti i tecnici del settore che utilizzano tale modello. La ricerca è stata condotta mediante una serie di simulazioni comparative, variando un parametro alla volta e mantenendo costanti gli altri. I parametri testati includono i processi di deposizione, le trasformazioni chimiche, i metodi per il calcolo dei coefficienti di dispersione e i parametri relativi all’innalzamento del pennacchio emissivo. I dati di emissione sono basati su uno studio di impatto ambientale per la realizzazione di un impianto di digestione anaerobica e upgrading a biometano nel comune di Cremona. I risultati mostrano variazioni sostanziali nelle concentrazioni di inquinanti in funzione del metodo utilizzato per calcolare i coefficienti di dispersione e dell’attivazione del parametro di deposizione secca in condizioni di forte stabilità atmosferica. Gli input meteorologici influenzano significativamente gli indicatori percentili, mentre incidono in misura più contenuta sulle concentrazioni medie.