In questo momento la questione del miglioramento della qualità dell’aria è una preoccupazione secondaria rispetto alla crisi del COVID-19. Tuttavia, le osservazioni satellitari rivelano bruschi cambiamenti nei livelli di attività del Nord Italia. Un’osservazione superficiale del biossido di azoto (NO2) inquinante mostra un graduale trend di riduzione: circa il 10% in meno a settimana nelle ultime quattro o cinque settimane.
Copernicus Atmosphere Monitoring Service (CAMS), implementato dal Centro europeo per le previsioni meteorologiche a medio termine per conto della Commissione europea, fornisce analisi giornaliere sulle concentrazioni orarie degli inquinanti atmosferici. Queste possono servire come “verità a terra” per stimare, quantitativamente e in modo dettagliato, i cambiamenti delle concentrazioni identificati dai satelliti e attribuiti agli effetti delle misure prese contro il COVID-19.
Le analisi del CAMS sulla qualità dell’aria nelle regioni vengono presentate sotto forma di mappe orarie su griglia e sono ottenute combinando le osservazioni satellitari e di superficie in situ con la modellistica numerica. Di seguito la serie oraria di concentrazione superficiale di NO2 dal 1 ° gennaio nella superficie che copre la città di Milano.
Sebbene non sia visibile una tendenza chiara nelle prime cinque settimane dell’anno, è possibile notare una riduzione a partire dalla sesta settimana fino ad oggi. Le concentrazioni medie di NO2 sono state di circa 65 ?g.m-3 a gennaio, 45 ?g.m-3 a febbraio e 35 ?g.m-3 nella prima metà di marzo. La decrescente tendenza lineare sulla media giornaliera dalla sesta settimana è dell’ordine di -4 ?g.m-3 a settimana. Simili tendenze decrescenti si riscontrano in altre città del Nord Italia, come Torino o Bergamo. Nella parte orientale dell’Italia invece, sembra esserci un cambiamento piuttosto graduale. Per esempio, a Bologna le concentrazioni sono state di 30 ?g.m-3 a gennaio e di 15 ?g.m-3 dall’inizio di febbraio (35 ?g.m-3 e 15 ?g.m-3 per Venezia).
“Ciò che il satellite osserva è proporzionale alla quantità di inquinanti verticalmente integrata, ovvero da terra fino alla cima dell’atmosfera”, spiega Vincent-Henri Peuch, direttore del servizio di monitoraggio dell’atmosfera di Copernicus. “Questo è un dato abbastanza diverso dalle concentrazioni in superficie e ancora più diverso dalle emissioni. Alla luce di queste limitazioni, il rilevamento della diminuzione dei livelli di attività è a dir poco notevole. Ciò dimostra la portata delle misure adottate dall’Italia “.
Il NO2 è un inquinante di breve durata. Generalmente, una volta emesso nell’atmosfera ci rimane meno di un giorno prima di essere depositato o reagire con altri gas. Ciò significa che questo inquinante non si allontana molto dal punto di emissione. La maggior parte delle fonti di emissione di NO2 si trovano in superficie e sono generate da attività umane come il traffico, la produzione di energia, il riscaldamento residenziale, le industrie, ecc. Le fonti variano notevolmente durante il giorno, oltre che a seconda del giorno della settimana e del mese. Queste variazioni dipendono anche da fattori come il tempo, infatti un periodo freddo scatena l’aumento del riscaldamento residenziale e della domanda di energia.
CAMS monitora costantemente la qualità dell’aria in Europa e nel mondo, fornendo dati alla maggior parte dei siti Web e delle applicazioni smartphone più importanti come Windy, The Weather Channel, Breezometer e Plume Labs.
Di seguito maggiori informazioni sulla situazione nel Nord Italia:
https://atmosphere.copernicus.eu/air-quality-information-confirms-reduced-activity-levels-due-lockdown-italy
Di seguito un’animazione dei livelli di NO2:
Cos’è il CAMS?
CAMS è stato implementato dall’ECMWF per conto della Commissione europea. Le analisi di CAMS sulla qualità dell’aria nelle regioni sono prodotte operativamente da un consorzio di appaltatori guidato da Météo-France e INERIS (Francia). Questi partner si basano sulle osservazioni della qualità dell’aria superficiale fornite dall’Agenzia europea dell’ambiente, che a sua volta le raccoglie da ogni singolo paese.
Le analisi di CAMS sulla qualità dell’aria nelle regioni vengono presentate sotto forma di mappe orarie su griglia e sono ottenute combinando le osservazioni satellitari e di superficie in situ con modelli numerici che imitano le leggi della fisica e della chimica nell’atmosfera. I dati raccolti sono di alta qualità e possono essere considerati “verità di base”. La principale limitazione di questa raccolta di dati è che non può tenere conto della sottile variabilità spaziale e degli effetti locali, che possono verificarsi entro pochi metri come a centinaia di metri dalla sorgente, come ad esempio un segmento di strada con traffico intenso o un comignolo di una centrale elettrica. I dati sono rappresentativi dei valori di sfondo medi su una griglia con una scala di 10 km per 10 km. I dati possono essere scaricati gratuitamente presso l’Atmosphere Data Store del CAMS.
Davvero i satelliti possono monitorare l’inquinamento atmosferico superficiale?
TROPOMI, lo strumento del precursore Copernicus Sentinel-5 (S-5P) della Commissione europea, beneficia di una risoluzione spaziale senza precedenti pari a 3,5 km x 5 km, che consente di visualizzare le mappe di alcuni inquinanti atmosferici come l’NO2. Le osservazioni satellitari presentano tuttavia alcune limitazioni sul livello dei dettagli che possono essere utilizzati per il monitoraggio degli inquinanti atmosferici. In primo luogo, effettuano le misurazioni da satelliti in orbita terrestre bassa e forniscono solo una misurazione al giorno per ogni posizione sulla Terra. Ad esempio, il tempo di sorpasso di S-5P è 13:30, cioè il Tempo Solare locale. In secondo luogo, la fisica dell’atmosfera per inquinanti come NO2 in presenza di nuvole e di particelle fini sospese nell’aria (aerosol) rende impossibili o falsate le misurazioni. Ciò significa che in Europa durante l’inverno solo il 25% circa dei dati è utilizzabile. Per ovviare a questo problema è possibile calcolare la media delle osservazioni per periodi di tempo più lunghi (in genere una media di 10 giorni) al fine di disporre di almeno una o due misurazioni per ciascuna posizione in ciascun periodo medio. Infine, ciò che il satellite osserva è proporzionale alla quantità di inquinanti verticalmente integrata, ovvero da terra e fino a 10 km (tropopausa). Questo dato è ovviamente diverso dalle concentrazioni in superficie, per non parlare delle emissioni prodotte dalle attività umane. Alla luce di queste limitazioni, è sorprendente che venga rilevato un segnale chiaro dei livelli di attività in diminuzione. In Europa, le osservazioni superficiali di alta qualità vengono fatte da ogni singolo paese e raccolte dall’Agenzia europea dell’ambiente quasi in tempo reale. Queste osservazioni possono servire come “verità di base” per valutare la realtà del segnale rilevato dal satellite.
Qual è la situazione in altre parti dell’Europa?
In altre parti d’Europa, il rilevamento di tendenze statisticamente solide è ancora più impegnativo, come mostrato di seguito per alcune capitali dell’Europa nord-occidentale. Le caratteristiche principali che si possono vedere sono gli episodi meteorologici relativi a concentrazioni alte (tra le settimane 3 e 4; settimana 6) o basse di NO2.
Copernicus è il programma di punta dell’osservazione della Terra dell’Unione europea che opera attraverso sei servizi tematici: Atmosfera, Marina, Terra, Cambiamento climatico, Sicurezza ed Emergenza. Fornisce dati e servizi operativi liberamente accessibili offrendo agli utenti informazioni affidabili e aggiornate relative al nostro pianeta e all’ambiente. Il programma è coordinato e gestito dalla Commissione europea in collaborazione con gli Stati membri, l’Agenzia spaziale europea (ESA), l’Organizzazione europea per l’utilizzo dei satelliti meteorologici (EUMETSAT), il Centro europeo per le previsioni meteorologiche a medio raggio (ECMWF), le agenzie dell’UE e Mercator Océan e altri enti ancora.
ECMWF gestisce due servizi del programma di osservazione della Terra Copernicus dell’UE: Copernicus Atmosphere Monitoring Service (CAMS) e Copernicus Climate Change Service (C3S) e collabora anche al progetto Copernicus Emergency Management Service (CEMS). Il Centro europeo per le previsioni meteorologiche a medio raggio (ECMWF) è un’organizzazione intergovernativa indipendente sostenuta da 34 Stati. È sia un istituto di ricerca che un servizio operativo 24 ore su 24, 7 giorni su 7, che produce e diffonde previsioni meteorologiche numeriche ai suoi Stati membri. Questi dati sono totalmente a disposizione dei servizi meteorologici nazionali negli Stati membri. La struttura del supercomputer (e l’archivio di dati associato) di ECMWF è una delle più grandi del suo genere in Europa e gli Stati membri possono utilizzare il 25% della sua capacità per i propri scopi.
