Un algoritmo per identificare l’origine dell’inquinamento dell’aria, valutandone i contributi di settori o aree geografiche di provenienza. Si chiama Orsa, il modello di calcolo sviluppato da Enea per tracciare la provenienza delle emissioni inquinanti, tenendo conto non solo dell’origine, ma anche delle trasformazioni chimico-fisiche in atmosfera. Ne abbiamo parlato con Antonio Piersanti, responsabile del Laboratorio Inquinamento Atmosferico di Enea, che ha portato avanti il progetto, con il contributo di Gino Briganti. Oggi con quali strumenti è rilevata la qualità dell’aria e i livelli di inquinamento? «Per quanto concerne gli inquinanti convenzionali, come il PM10 solo per citare il più comune, la qualità dell’aria è rilevata tramite analizzatori in automatico, che funzionano utilizzando varie tecniche di misura basate su assorbimento ottico, fluorescenza e altri; questi strumenti sono collocati in postazioni fisse e mobili e consentono una valutazione dell’inquinamento atmosferico su base locale, oraria o giornaliera. Le stazioni di monitoraggio fisse sono classificate, mediante indicazioni fornite dalla normativa vigente, sulla base del tipo di sito o tipologia di sorgente che si intende valutare, che sia il traffico o siti industriali. Oltre a questi analizzatori, esistono strumenti di tipo ottico e sono disponibili anche osservazioni satellitari, ma considerata l’impossibilità di una valutazione capillare della qualità dell’aria sul territorio, la normativa prevede anche che, in aree caratterizzate da bassi livelli di inquinamento, si possa sostituire la valutazione diretta delle concentrazioni mediante stime modellistiche».
La tecnologia che ruolo ha nel tracciamento degli inquinanti?
«La tecnologia ha avuto un notevole sviluppo negli ultimi anni. Tuttavia capire, tramite osservazioni, chi sia responsabile dell’inquinamento ed in quale misura non è sempre possibile. Considerata la difficoltà a risalire sperimentalmente all’origine dell’inquinamento atmosferico, il progetto mira proprio a quantificare i contributi dalle varie sorgenti emissive, tramite una stima modellistica basata sull’inventario delle emissioni più recente». In che modo avete sviluppato il vostro progetto? «Il progetto è frutto di una collaborazione tra Enea ed Arianet ed è stato realizzato grazie al finanziamento del Ministero dell’Ambiente, con la preziosa collaborazione dei colleghi Enea che gestiscono l’infrastruttura di supercalcolo Cresco, senza la quale tracciare i contributi all’inquinamento atmosferico su scala nazionale, alla risoluzione spaziale orizzontale di 4 km, non sarebbe stato possibile».
Come funziona l’algoritmo Orsa?
«La metodologia messa a punto consiste in una tecnica puramente modellistica. Il nucleo del sistema modellistico si chiama Minni, ed è stato sviluppato da Enea con lo scopo di dotare l’Italia di un insieme di software per elaborare periodicamente stime della qualità dell’aria a livello nazionale. Lo stesso strumento è anche usato per la previsione giornaliera della qualità dell’aria in Italia e a livello europeo, nell’ambito dei servizi Copernicus. L’Enea ha usato Minni anche per mettere a punto un sistema semplificato con l’obiettivo di stimare, in tempo reale, la qualità dell’aria e l’impatto sanitario di scenari di emissione di inquinanti atmosferici ad una risoluzione di 4 km, per cui costituisce un potente strumento che integra scienza atmosferica, misure per la riduzione delle emissioni e valutazione dei costi per supportare le scelte nel campo della gestione della qualità dell’aria».
Che ruolo ha nella comprensione delle dinamiche legate all’inquinamento?
«Orsa, che non fa uso dell’intelligenza artificiale, ma è un codice classico vecchia maniera, è stato progettato per eseguire valutazioni degli apporti dalle sorgenti direttamente on-line, senza ulteriori elaborazioni. Orsa è in grado di selezionare sorgenti di inquinanti di tipo geografico, ovvero aree delimitate, come regioni, nazioni o settoriale, per esempio il traffico, riscaldamento domestico, agricoltura; dopodiché l’algoritmo segue la dinamica di queste masse d’aria inquinata, nella loro evoluzione temporale, diffusione e trasformazione chimica».
Per quale motivo?
«Usa dei marcatori che identificano la sorgente d’inquinamento. Bisogna tuttavia sottolineare che se un settore contribuisce per una determinata percentuale, non è detto che, abbattendone completamente le emissioni, si ottenga una riduzione dell’inquinamento nella stessa misura percentuale e questo per la complessità del sistema atmosferico».
Qual è la sua principale innovazione nell’analisi dell’inquinamento?
«Valutare on-line consente un notevole risparmio di tempo di calcolo ed Orsa è utilissimo in fase di pianificazione territoriale della qualità dell’aria. Alcune agenzie regionali per la protezione dell’ambiente, come Arpa Piemonte già lo hanno usato, ma l’auspicio è quello di una sempre maggiore diffusione, per arrivare ad una armonizzazione modellistica a livello nazionale».
Con un maggior impiego di calcolo computazionale, potrebbe portare ad un miglioramento previsionale?
«Ha sollevato un punto delicato. L’algoritmo è al massimo delle sue capacità previsionali, dal punto di vista teorico, per cui la potenza di calcolo rende sicuramente possibile l’applicazione. Tuttavia, risoluzioni sempre più elevate necessitano di inventari emissivi e campi meteorologici sempre più dettagliati e qui nascono i problemi. Ad esempio, i modelli meteorologici richiedono informazioni con risoluzione sempre maggiore e ciò non necessariamente garantisce incrementi nelle prestazioni: in altri termini, non si può scendere troppo nel dettaglio perché l’errore introdotto ed eventuali instabilità del modello meteo potrebbero rendere vano lo sforzo profuso».
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