FARM (Flexible Air quality Regional Model) è un modello euleriano 3D a griglie multiple per la simulazione dei processi fotochimici alle diverse scale spaziali, da quella urbana a quelle regionale, nazionale e continentale. FARM è comunemente utilizzato per la valutazione delle concentrazioni in aria ambiente degli inquinanti primari e secondari (es. ozono) e delle loro deposizioni al suolo (secche e umide). L’attività di sviluppo del modello è iniziata negli anni ’90, all’interno di progetti di ricerca nazionali ed europei (in particolare i progetti EUROTRAC-1 ed EUROTRAC-2 – European Projects on the Transport of Atmospheric Contaminants-), ed è quindi proseguita negli anni successivi con il duplice obiettivo di realizzare un modello idoneo sia per attività di ricerca (es. influenza dei processi radiativi sui livelli di ozono calcolati, utilizzo di differenti schemi numerici per la soluzione di complessi sistemi di equazioni chimiche, ecc.) sia per studi applicativi (es. valutazione della qualità dell’aria regionale, valutazione di impatto di opere ed infrastrutture).
Un impulso significativo allo sviluppo del modello è stata la realizzazione, nell’ambito della convenzione pluriennale tra Ministero dell’Ambiente e della Tutela del Territorio e del Mare (MATTM) ed ENEA, del sistema MINNI (Modello Integrato Nazionale a supporto della Negoziazione Internazionale sui temi dell’inquinamento atmosferico), nell’ambito del quale FARM costituisce il nucleo centrale del Sistema Modellistico Atmosferico. Grazie a tale convenzione, sono stati implementati nel modello FARM moduli aggiornati per il trattamento dei processi chimico-fisi che danno luogo alla formazione del particolato atmosferico e dei processi di interazione tra radiazione e inquinanti atmosferici (trasferimento radiativo) che danno luogo allo loro foto-dissociazione ed alla conseguente produzione di specie radicaliche, quali ad esempio il radicale OH, estremamente reattive ed in grado di ossidare la maggior parte degli elementi chimici presenti nella troposfera.
Un ulteriore impulso allo sviluppo del modello è stato il continuo rapporto con il sistema delle agenzie regionali di protezione ambientale, grazie al quale è stato possibile introdurre nel modello schemi di “assimilazione dati” in grado di integrare i campi prodotti dal modello con le informazioni sperimentali fornite dalle reti di monitoraggio. Sempre nell’ambito di tale rapporto è stata effettuata, in collaborazione con CINECA, una intensa attività di ottimizzazione e parallelizzazione del modello. In particolare, l’esecuzione parallela consente l’utilizzo ottimale e scalabile delle risorse di calcolo disponibili in sistemi sia a memoria condivisa sia a memoria distribuita. In particolare, l’introduzione della parallelizzazione MPI e ibrida presentano il vantaggio notevole di ottenere una elevata scalabilità su sistemi a memoria distribuita e la sua applicazione anche a situazioni particolarmente onerose dal punto di vista computazionale.
Nell’ambito di una nuova convenzione tra MATT ed ENEA sono stati recentemente implementati nel modello algoritmi in grado di stimare il contributo delle diverse sorgenti ai livelli di inquinamento (“source apportionment”).