Il 99% della popolazione mondiale respira aria che supera i limiti della concentrazione di inquinanti raccomandati dall’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS). Questo scenario si aggrava nelle aree urbane, dove si concentra oltre il 50% della popolazione mondiale. Per mitigare il problema dell’inquinamento atmosferico, considerato dall’OMS il principale fattore di rischio ambientale per la salute a livello mondiale, è fondamentale disporre di dati più affidabili e accurati sulla concentrazione degli elementi atmosferici nelle nostre città, in particolare del biossido di azoto (NO2) a causa dei suoi effetti nocivi sulla qualità della vita delle persone e delle conseguenze economiche associate. Per progredire in questa linea di ricerca, un team di scienziati del gruppo Earth System Services del Dipartimento di Scienze della Terra del Barcelona Supercomputing Center – Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS) ha condotto uno studio che dimostra come l’intelligenza artificiale possa essere di grande utilità per ottenere informazioni affidabili sulla probabilità di superamento dei limiti legali di inquinamento atmosferico in tutta la città. L’obiettivo della ricerca, pubblicata sulla rivista Geoscientific Model Development, è contribuire a migliorare la gestione della qualità dell’aria nelle aree urbane ottenendo mappe orarie delle concentrazioni di NO2 a livello stradale e quantificando l’incertezza associata. Il nuovo metodo combina per la prima volta i risultati di CALIOPE-Urban, un modello unico in Spagna che permette di prevedere l’inquinamento atmosferico ad altissima risoluzione, fino a dieci metri, a diverse altezze e in qualsiasi punto della città, con un ampio database urbano che include osservazioni da stazioni ufficiali di qualità dell’aria, campagne di sensori a basso costo, informazioni sulla densità degli edifici, variabili meteorologiche e una lunga lista di altre informazioni geospaziali. In questo modo è possibile identificare le aree della città in cui l’attuale sistema di monitoraggio deve essere migliorato, aiutando a ottimizzare le strategie di riduzione dell’inquinamento atmosferico. “La combinazione delle previsioni di CALIOPE-Urban con tutti questi dati urbani utilizzando l’intelligenza artificiale ci permette di migliorare il modello, perché laddove la simulazione non è in grado di spiegare la distribuzione spaziale dell’inquinamento, possiamo utilizzare il machine learning per correggere e migliorare la previsione“, afferma Jan Mateu, leader del team BSC Air Quality Services e uno dei principali autori dello studio. Una delle principali conclusioni dello studio, che in questa fase pilota si è concentrato sulla città di Barcellona, è che il quartiere con la peggiore qualità dell’aria nella capitale catalana è l’Eixample, dove il 95% della sua superficie ha più del 50% di probabilità di superare il limite medio annuo di NO2 di 40 μg/m3 stabilito dalla Commissione europea (Direttiva europea sulla qualità dell’aria 2008/50/CE).
“Il quartiere dell’Eixample, il più popolato di Barcellona, è l’area più colpita della città, poiché la maggior parte della sua superficie ha una probabilità superiore al 50% di superare il limite annuale di NO2 stabilito dalla Commissione europea. Grazie alla nostra metodologia, l’amministrazione pubblica sarà in grado di progettare e gestire politiche per migliorare la qualità dell’aria nelle aree urbane, il che è particolarmente importante dal momento che l’inquinamento atmosferico è il principale fattore di rischio ambientale per la salute umana”, aggiunge Álvaro Criado, ricercatore del team Air Quality Services di BSC e uno dei principali autori dello studio.
Il modello CALIOPE-Urban
Sviluppato presso il BSC, CALIOPE-Urban è uno strumento di modellazione che stima la concentrazione di biossido di azoto (NO2) a livello stradale nella città di Barcellona, sebbene possa essere applicato anche ad altre città o aree metropolitane. L’NO2 e i suoi precursori sono emessi principalmente da fonti di combustione, come i motori dei veicoli; quindi, il monitoraggio è fondamentale per combattere l’inquinamento atmosferico nelle grandi città dove il traffico è spesso congestionato. Il sistema, unico in Spagna, fornisce ai cittadini e ai responsabili della qualità dell’aria informazioni utili sull’impatto del traffico sull’inquinamento atmosferico in ogni quartiere. Queste informazioni sono essenziali per progettare e attuare strategie efficaci di pianificazione e mitigazione per proteggere i cittadini dalle minacce alla salute poste dall’inquinamento atmosferico. CALIOPE-Urban è attualmente focalizzato sulla città di Barcellona, ma si sta già lavorando per estenderlo ad altri comuni in collaborazione con varie amministrazioni comunali e regionali. Il modello combina la tecnologia del modello regionale CALIOPE, il sistema di previsione della qualità dell’aria BSC, con un modello urbano che considera l’inquinamento atmosferico a livello stradale, utilizzando informazioni sulle emissioni del traffico e dati meteorologici. CALIOPE, l’unico sistema di qualità dell’aria che fornisce previsioni operative per Barcellona, la Catalogna, la penisola iberica e l’Europa, è l’unico contributore spagnolo al Copernicus Atmosphere Monitoring Service (CAMS) dell’Unione Europea.
