Sicuramente vi sarà capitato di utilizzare un’applicazione sul vostro cellulare per conoscere le previsioni del tempo. Oggi, grazie a una rete di satelliti a misurazioni sul terreno, è possibile avere una situazione in tempo reale dello stato dell’inquinamento nella vostra città.
L’Università di Brema è una sorta di catalizzatore di queste informazioni, che vengono poi elaborate e ci forniscono una fotografia molto importante sullo stato di salute dell’atmosfera terrestre.
Il fragile equilibrio dell’atmosfera terrestre
L’atmosfera terrestre è un sistema complesso il cui equilibrio è sempre più fragile e i satelliti di osservazione terrestre monitorano costantemente la sua composizione.
Un’analisi indispensabile dato che un recente rapporto dell’Organizzazione mondiale della sanità lega un decesso su 8 sulla Terra proprio all’inquinamento.
I ricercatori dell’Università di Brema lavorano proprio sui dati provenienti dai satelliti e dalle misurazioni sul terreno per avere una foto dettagliata dell’aria che respiriamo.
John Philip Burrows, Docente di Fisica dell’atmosfera dell’Università di Brema ha dichiarato: “Le misurazioni dallo spazio sono essenziali perché forniscono un quadro globale, dal livello generale a quello locale, ci informano su come meteorologia e chimica atmosferica interagiscono con le nostre emissioni. Il sistema dei venti muove l’aria. A un certo punto dell’anno dall’Europa si trasferisce verso le regioni artiche incontaminate. Allo stesso modo, in estate, l’Europa riceve l’inquinamento proveniente dall’America. Dobbiamo pertanto capire le fonti, le emissioni … dobbiamo anche capire la chimica atmosferica e la fisica che porta l’inquinamento a espandersi attorno al mondo“.
La raccolta dati
Per rilevare gli elementi chimici che compongono il puzzle della nostra atmosfera, gli scienziati lavorano con i dati raccolti da spettrometri, analisi delle particelle nell’aria e i rilevamenti satellitari come quelli del Programma Copernicus.
All’osservatorio di Brema la luce del sole viene scomposta nelle sue radiazioni di base e analizzata per trovare tracce di inquinanti.
Justus Notholt, docente di Telerilevamento all’Università di Brema, spiega: “Si può dire che ogni molecola abbia la sua impronta digitale nello spettro. Ci sono milioni di linee che contengono una quantità enorme di informazioni. Queste linee ora possono essere attribuite al CO2. È l’anidride carbonica nell’atmosfera che assorbe la luce solare“.
L’università di Brema possiede una stazione di rilevamento mobile, montata su un camion, che registra la presenza di emissioni industriali e di smog nell’aria. Metano e anidride carbonica sono i principali gas responsabili dell’effetto serra, ma per avere un quadro completo è necessario distinguere fra emissioni prodotte dall’uomo e quelle naturali, come quelle dei vulcani o provenienti dagli incendi di boschi ad esempio.
Spiega Folkard Wittrock, dirigente del gruppo di ricerca dell’Università di Brema: “Il camion possiede diversi strumenti. Ci sono quelli che captano l’aria circostante e possono analizzare gli agenti inquinanti, per esempio. Poi abbiamo gli strumenti per il telerilevamento, che forniscono più o meno lo stesso tipo di analisi di quelli che sono nello spazio, e ci danno un quadro completo dell’inquinamento che ci circonda“.
I ricercatori dell’università di Brema lanceranno nei prossimi mesi un’ulteriore iniziativa per analizzare l’impatto delle megalopoli sulla qualità dell’aria, a livello locale e regionale, grazie a campagne aeree.
La missione, che interessa l’Europa e l’Asia, fornirà importanti dati per convalidare le misurazioni satellitari. “Grazie a due campagne aeree intensive – dice Maria Dolores Andrés Hernandéz del Gruppo di ricerca di Brema – avremo una sorta di fotografia della chimica di questi flussi, in seguito combineremo queste analisi coi dati satellitari per comprendere l’evoluzione chimica delle emissioni delle megalopoli“.
Analisi della massa dati
L’enorme quantità di dati raccolta dai vari detective dell’inquinamento atmosferico deve in seguito essere inquadrata in un modello, che possa costituire uno strumento di previsione.
Attraverso algoritmi complessi e macchine dalla potenza di calcolo estrema, si verifica la coerenza tra le misurazioni dei satelliti e quelle dei sensori a terra.
Secondo Andreas Richter, scienziato dell’università di Brema, “I satelliti ci forniscono questa mappa fantastica, ma per utilizzarne i dati serve una convalida, e ciò è possibile solo attraverso misurazioni di qualità a Terra. Una volta lanciato il satellite, infatti, non potete riportarlo in laboratorio per controllarlo o modificarlo. Dovete potervi fidare dei dati, e l’unico modo per farlo è attraverso il confronto con le altre misurazioni“.
L’aumento dei gas a effetto serra ha cambiato l’equilibrio energetico terrestre e accelerato il processo di cambiamento climatico. L’impatto sul riscaldamento globale rivela la vulnerabilità dell’ecosistema del pianeta. Ciò rende gli studi scientifici fondamentali per fronteggiare eventi meteorologici ad alto impatto e scegliere le politiche adeguate.
“L’umanità – afferma Justus Notholt – incide molto sul clima e il problema è che quello che stiamo facendo ora avrà grandi ripercussioni nel tempo; dobbiamo prendere decisioni adesso per avere dei risultati fra 50 anni o forse piu’“.
Aggiunge John Philip Burrows: “Ci servono informazioni migliori, una migliore qualità d’informazione per fornire i giusti meccanismi e i modelli predittivi migliori possibili sull’impatto dell’uomo e dei fenomeni naturali in relazione ai cambiamenti dell’ecosistema terrestre. Osserviamo in Europa un miglioramento della qualità dell’aria, e questo è certamente il risultato delle politiche. Ciò dimostra che i cittadini possono riuscirci, così come i governi, ma c’è ancora tanta strada da percorrere“.
Il lancio di Sentinel-5P
Nei prossimi mesi sarà lanciato il satellite dell’ESA Sentinel-5 Precursor, che fornirà misurazioni sull’inquinamento dell’atmosfera terrestre di gran lunga migliori di quelle degli strumenti attualmente in orbita. Ciò aumenterà la qualità dei dati raccolti e consentirà di costruire modelli previsionali ancora più efficaci.
