Com’è la qualità dell’aria nell’atmosfera sopra di noi? Come variano le concentrazioni delle polveri fini (PM) con l’aumento della quota?

Per rispondere a queste domande il 31 gennaio 2020, durante la fiera di S. Orso, i tecnici Arpa VdA, insieme ai colleghi dell’ISAC-CNR, hanno effettuato delle misure in quota su una mongolfiera. Il mezzo, pilotato da Charbonnier Mongolfiere, ha percorso un tragitto aereo da Aosta (P.zza Chanoux) a Fénis, arrivando a toccare una quota di quasi 2500 m slm. Le misure sono state possibili grazie all’installazione di un microsensore portatile di polveri Airbeam (ribattezzato dai tecnici “fantasmino”, per la sua forma, acquisito da Arpa nell’ambito del progetto Alpine Space BB-CLEAN. (vedi anche notizia su: Arpa Vda e il Progetto BB-CLEAN)

Contemporaneamente, l’atmosfera è stata monitorata lungo la verticale con un LiDAR-ceilometer, installato presso la sede ARPA a Saint-Christophe. Quest’ultimo strumento completa le misure delle stazioni di monitoraggio a terra (in grado di rilevare la concentrazione degli inquinanti a pochi metri dal suolo), fornendo informazioni alle diverse quote, fino a 15000 m sulla superficie. Il funzionamento del LiDAR-ceilometer, infatti, si basa sul segnale di ritorno di un raggio laser che rende possibile determinare se in atmosfera sono presenti costituenti non gassosi, come nubi e aerosol di origine naturale o antropica.

Perché, quindi, la decisione di far volare il “fantasmino” in mongolfiera? L’obiettivo è quello di avviare studi volti a confrontare le misure puntuali di concentrazioni di aerosol, ottenute in questo caso con i microsensori personali, e i valori stimati da remoto dal LiDAR. Per questo tipo di indagine, la mongolfiera rappresenta un mezzo di trasporto ideale, in quanto essa consente di ottenere, grazie alla sua bassa velocità orizzontale e alle sue basse emissioni, dei validi profili verticali di PM in atmosfera libera. Analizzando i profili così ricavati, risulta che essi coincidono con le stime del LiDAR entro le deviazioni attese dei due strumenti.

Le concentrazioni di PM, in giornate tipicamente invernali come il 31 gennaio, sono maggiori nelle prime centinaia di metri sopra la superficie (40 µg/m3 ad Aosta e 70 µg/m3 al punto di arrivo) e decrescono in quota, come previsto. Infatti, l’atmosfera sovrastante, sopra l’inversione termica che fa da “tappo” alle dinamiche di dispersione, è molto più pulita, tanto che i valori di PM sono trascurabili. I risultati, inoltre, se confrontati con misure analoghe condotte alle stesse quote su versante, ci offrono la possibilità di studiare le dinamiche di dispersione vallive e di confrontare le misure e le previsioni modellistiche nelle tre dimensioni spaziali.

Indagini di questo tipo, volte ad approfondire la conoscenza delle concentrazioni di inquinanti o di altre polveri di origine naturale negli strati d’aria sopra di noi, rappresentano un ambito di studio in cui Arpa ha intenzione di cimentarsi nel prossimo futuro con ulteriori campagne di misura in quota.

Le possibili applicazioni spaziano dagli approfondimenti delle dinamiche di dispersione alla sicurezza in ambito aereo in caso di eruzioni vulcaniche e alla stima degli impatti sulla qualità dell’aria del trasporto di polveri minerali dal deserto.