I Composti Organici Volatili Biogenici (BVOC) sono costituiti principalmente da isoprenoidi (isoprene, monoterpeni e sesquiterpeni), alcoli, carbonili e acidi, rilasciati in atmosfera dalle piante terrestri. Poiché alcuni isoprenoidi reagiscono con il radicale OH e l’ozono (O3) molto più velocemente di molti VOC antropogenici, la loro emissione può influenzare notevolmente i livelli troposferici di ozono, di ossidanti fotochimici e di aerosol organici secondari (SOA).
Le emissioni di BVOC non sono così facili da stimare poiché le piante sintetizzano diverse miscele di composti che vengono emessi mediante differenti meccanismi. In alcune specie, il flusso di fotoni fotosinteticamente attivi (PPF) che raggiungono la superficie fogliare e la temperatura fogliare innescano la produzione e l’emissione a breve termine di BVOC secondo il cosiddetto meccanismo “L+T”. Le emissioni di mono- e sesquiterpeni rilasciate dalle conifere e da alcune piante profumate seguono invece il meccanismo di emissione “T” perché il rilascio di BVOC nell’aria dipende unicamente dalla temperatura. Il meccanismo di emissione “L+T” è tipico delle piante che emettono isoprene, ma è stato riscontrato anche in alcune querce sempreverdi che emettono monoterpeni (Quercus ilex e Quercus suber), piante caducifoglie (Fagus sylvatica), alcune piante tropicali e colture
La letteratura scientifica ha evidenziato che le emissioni di BVOC derivanti dalla vegetazione mediterranea non sono stimate accuratamente dai modelli basati sull’approccio dei tipi funzionali di piante (PFT).
Mediante questo approccio le specie vegetali vengono raggruppate in classi (esempio latifoglie, aghifoglie, arbusteti ed erbacee) per le quali vengono definiti relativi fattori di emissione. All’interno di tali classi esistono tuttavia specie che presentano caratteristiche emissive molto differenti, ad esempio la specie Quercus ilex non emette isoprene mentre la specie Quercus pubescens è un’alta emettitrice di isoprene.
Per superare tale limitazione, abbiamo sviluppato un modello di emissione specifico per la vegetazione, cosiddetto PSEM (Plant-Specific Emission Model), che è stato applicato sulla regione Campania per la quale è stato costruito un inventario dettagliato della vegetazione. I risultati ottenuti mediante l’applicazione di questo modello sono stati confrontati con quelli prodotti dalla versione 2.04 di MEGAN che costituisce un esempio rappresentativo dell’approccio PFT (si veda Ciccioli et al., 2023 per una dettagliata descrizione del modello PSEM e dei risultati ottenuti). Negli ultimi anni, Alex Guenther e coautori hanno sviluppato una nuova versione di MEGAN (v3.2) che, analogamente al modello PSEM, permette di considerare singoli tipi di vegetazione (alberi, arbusti, erbe o famiglie generiche) con i relativi fattori di emissione. Per poter applicare questa versione di MEGAN, è stata sviluppata una suite di modellazione che comprende i seguenti moduli:
- megan-preprocessor: produce un file netCDF grigliato contenente le seguenti informazioni: potenziali di emissione, fattori di dipendenza dalla luce e informazioni frazionali per sei tipi di chioma a partire dalla distribuzione dei tipi di vegetazione (colture, frazioni di copertura erbacee, arbustive e arboree) e relativi fattori di emissione:
- megan: basato sulla versione di MEGAN 3.2 implementata in CMAQ. Produce un file netCDF grigliato contenente le emissioni orarie di BVOC a partire dal file prodotto da megan-preprocessor e da campi orari meteorologici, dati di tessitura del suolo e di indice di area fogliare (LAI).
Questa versione di MEGAN è stata applicata ad un dominio europeo e le stime delle emissioni di diversi BVOC sono state confrontate con quelle prodotte da PSEM. Nella figura seguente sono mostrate le emissioni medie mensili (luglio 2018) stimate da PSEM e MEGAN v3.2 relative ad isoprene e a monoterpeni. Poiché entrambi i modelli utilizzano lo stesso inventario della vegetazione, le differenze tra i due modelli derivano dai diversi fattori di emissione e processi considerati dai due modelli.
Piero Ciccioli, Camillo Silibello, Sandro Finardi, Nicola Pepe, Paolo Ciccioli, Francesca Rapparini, Luisa Neri, Silvano Fares, Federico Brilli, Mihaela Mircea, Enzo Magliulo, Rita Baraldi, The potential impact of biogenic volatile organic compounds (BVOCs) from terrestrial vegetation on a Mediterranean area using two different emission models, Agricultural and Forest Meteorology, Volume 328, 2023, 109255, ISSN 0168-1923, https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2022.
Qui è disponibile la presentazione fatta alla “XII Giornata della modellistica in ARIA(NET)”