Nuovo sistema per valutare la qualità dell’aria

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Una sinergia tra osservazioni satellitari, modellistica chimica atmosferica e misure a terra che fornirà mappe giornaliere di PM, O3 e NO2

È giunto alla fine del suo percorso lo sviluppo del progetto pilota Quitsat finanziato dall’Agenzia Spaziale Italiana (Asi). Questo progetto, il cui acronimo significa «Qualità dell’aria mediante l’integrazione di misure da terra, da satellite e di modellistica chimica multifase e di trasporto», fa parte delle iniziative intraprese dall’Asi nell’ambito delle sue priorità istituzionali previste nel programma di gestione dei disastri naturali e tecnologici.

L’obiettivo del progetto è quello di utilizzare le informazioni fornite da diversi sensori posti a bordo di satelliti sui contenuti atmosferici del materiale particolato (aerosol o cosiddette polveri sottili) e dei gas e studiare in che modo questi dati relativi a tutta l’atmosfera possono essere convertiti in dati affidabili di concentrazione al suolo.

Perciò, mentre attualmente la Qualità dell’Aria è valutata utilizzando principalmente le misure realizzate nelle capannine di controllo ambientale delle diverse Arpa operanti sul territorio, il progetto Quitsat si propone di integrare queste misure con le osservazioni da satellite, confrontandole con le misure di campionamento delle reti Arpa e con misure supplementari a terra di tipo ottico realizzate all’interno dello stesso progetto e integrandole con le informazioni fornite da modelli chimici e di trasporto.

Le principali funzioni svolte dal sistema Quitsat, sono quindi non solo il monitoraggio della Qualità dell’aria sulla pianura padana, ma anche la previsione e la pianificazione.

Le attività previste nell’ambito del progetto hanno portato allo sviluppo di un prototipo che utilizza i dati satellitari, le misure delle Arpa, le misure in campo realizzate in alcuni siti da gruppi di ricerca altamente specializzati e le informazioni modellistiche fornite da modelli sviluppati presso alcune Università italiane.

Il management industriale del progetto è stato affidato alla Cgs SpA (Carlo Gavazzi Space SpA), il coordinamento scientifico all’Istituto Isac (Istituto di scienze dell’ambiente e del clima) del Cnr di Bologna, l’analisi dei dati a terra di concentrazioni di particolato e gas all’Università di Milano-Bicocca, che ha provveduto anche all’effettuazione di misure supplementari di questo tipo in alcuni siti diversi da quelli delle reti Arpa, l’effettuazione e analisi delle misure ottiche (radiometria solare, lidar, spettrofotometria Doas) ad alcuni gruppi di ricerca dell’Isac-Cnr di Bologna e Roma, le attività modellistiche ad un gruppo dell’Università di Brescia e al Centro di Eccellenza Cetemps dell’Università dell’Aquila.

Le osservazioni satellitari, le misure delle reti ambientali, le misure ottiche indirizzate a valutare le caratteristiche ottiche e termodinamiche dell’atmosfera e le valutazioni modellistiche coprono tutto il Nord Italia, in particolare tutta l’area della pianura padana che risulta tra le aree più popolose e inquinate dell’Europa. I prodotti finali (utente) elaborati dal sistema Quitsat sono stati regolarmente controllati dalle Arpa dell’Emilia-Romagna e del Piemonte, che in qualità di utenti di riferimento hanno verificato una possibile operatività dei prodotti ai fini di un potenziamento ed adeguamento del sistema alle esigenze delle Arpa finalizzate a migliorare le prestazioni di valutazione e controllo ambientale. In tal senso non è escluso nel prossimo futuro un possibile utilizzo da parte di altre Arpa di una o più funzionalità del Sistema.

Una volta ottimizzato attraverso la definizione di procedimenti corretti per estrarre le informazioni dai dati satellitari (forniti da sensori di tipo diverso, quali Modis, Seviri, Sciamachy, Omi, Mopitt), il sistema Quitsat è in grado di produrre le mappe giornaliere delle concentrazioni di materiale particolato (PM) e delle concentrazioni di gas come l’ozono (O3) e il biossido d’azoto (NO2) in particolare, ma fornendo anche dati relativi ad altri gas (anidride solforosa, formaldeide e monossido di carbonio).

Inoltre, le attività di monitoraggio possono fornire anche mappe del trasporto di sabbia Sahariana dall’Africa verso il nostro paese, in modo da segnalare tempestivamente le giornate interessate da questi episodi naturali e indicare l’area soggetta a deposizione di polvere desertica. Questa attività potrebbe permettere di dare alle Arpa le indicazioni utili ad attribuire l’eventuale eccedenza dei valori di soglia dell’inquinamento da PM a questa causa e non all’inquinamento antropico (principalmente il traffico veicolare). Similmente saranno prodotte mappe di trasporto di fumi dovuti ad incendi boschivi o altre cause di emissione di particolato da combustione. Ai fini di conseguire i risultati più completi, si prevede di adottare una metodologia di confronto continuo tra i dati forniti dal sensore Modis posto a bordo dei satelliti polari Terra ed Aqua con quelli del sensore Seviri a bordo del satellite Meteosat di Seconda generazione.

Le attività di previsione sono rivolte a fornire alle Arpa regionali la mappa della Qualità dell’Aria prevista per il giorno dopo, descritta nei suoi parametri di riferimento al suolo, quali le concentrazioni PM10 e PM2,5 (particolato sospeso avente diametro rispettivamente minore di 10 e 2,5 micron), la concentrazione di ozono e la concentrazione di biossido d’azoto. Informazioni supplementari potranno essere fornite alle Arpa sulle previsioni dei superamenti dei valori di soglia delle concentrazione degli inquinanti secondari, come previsto dalle leggi normative ambientali.

La funzione di pianificazione delle attività di controllo ambientale può fornire agli Amministratori locali gli strumenti idonei a pianificare meglio la politica di controllo delle emissioni al fine di evitare situazioni di rischio ambientale per la popolazione. A tal fine vengono integrate le informazioni sulle valutazioni dei costi delle scelte tecnologiche che si dovranno fare per rispettare meglio le regole di controllo ambientale, indicando le prescrizioni definite dalle normative ambientali a livello nazionale ed europeo, e aiutando le autorità locali a prendere le decisioni limitative che si rendessero necessarie per reinstaurare le condizioni ottimali della Qualità dell’Aria, dedicando particolare attenzione agli inquinanti secondari e, quindi, considerando gli effetti delle cosiddette polveri sottili e dei gas.

* Carlo Gavazzi Space SpA

** Isac del Cnr