Rilevamento degli aerosol

Gli aerosol, denominati anche polveri fini o PM (abbreviazione di particulate matter), rivestono un ruolo importante nel contesto dei cambiamenti climatici, dell’inquinamento e del suo impatto sulla salute umana e nella formazione delle nuvole. Il monitoraggio degli aerosol permette di mettere in evidenza e di analizzare eventi come quelli legati al trasporto della sabbia dal deserto del Sahara o lo spostamento delle polveri emesse nel corso di eruzioni vulcaniche o di incendi di foreste. Gli aerosol si rilevano sia con strumenti posizionati al suolo, sia con strumenti di telerilevamento.

Su incarico di MeteoSvizzera l’istituto Paul Scherrer Institute (PSI) effettua in modo operazionale le misure delle concentrazioni degli aerosol presso la stazione di ricerca alpina dello Jungfraujoch. . Questi rilevamenti sono parte integrante del contributo svizzero al programma di sorveglianza globale GAW dell’Organizzazione meteorologica mondiale ( GWA = Global Atmosphere Watch). La verifica della qualità e l’analisi pluriennale dei dati sono effettuate in stretta collaborazione con la stazione aerologica di MeteoSvizzera a Payerne.

Sulle tracce delle particelle

Il rilevamento continuo degli aerosol è effettuato tramite speciali sistemi di misura che aspirano l’aria e in seguito l’analizzano e la “filtrano”.

 	Le prese d’aria sono situate all’aperto su una terrazza. Lo strumento al centro è composto da un tubo metallico fissato verticalmente con un contenitore pure metallico che aspira l’aria. Sullo sfondo il paesaggio alpino.
Due prese d’aria per il rilevamento degli aerosol presso la stazione di ricerca Sphinx sullo Jungfraujoch; lo strumento al centro rileva senza interruzione gli aerosol.
© PSI

Nel rilevamento degli aerosol si determinano i seguenti parametri:

  • le proprietà ottiche degli aerosol: l’assorbimento, la diffusione e la retrodiffusione, nonché la loro dipendenza dalla lunghezza d’onda;
  • la concentrazione delle particelle e dei nuclei di condensazione che permettono la formazione delle nuvole;
  • la distribuzione delle grandezze delle particelle;
  • la composizione chimica delle particelle.

 

Questi dati consentono di calcolare importanti grandezze climatologiche come l’estinzione, l’albedo di diffusione singola o i parametri di asimmetria. Per esempio il valore dell’albedo di diffusione singola determina ad esempio se gli aerosol tendono a favorire la riflessione o l’assorbimento dell’energia proveniente dal Sole (segno della forzante radiativa) e attraverso la sua dipendenza dalla lunghezza d’onda consente di riconoscere gli eventi di polveri sahariane.

Rilevamento degli aerosol nell’atmosfera

MeteoSvizzera esamina e osserva gli aerosol anche mediante strumenti di telerilevamento che forniscono i profili verticali di determinati parametri degli aerosol. In questo modo si può tenere sotto controllo l’intero spessore dell’atmosfera. Nelle stazioni della rete svizzera di monitoraggio climatico delle radiazioni in ambiente alpino SACRaM si misura la profondità ottica degli aerosol. Quest’ultima esprime il grado di torbidità atmosferica e indica in che misura la luce solare è attenuata dalle particelle. La profondità ottica degli aerosol è una variabile importante per la forzante radiativa della Terra.

Presso la stazione aerologica di MeteoSvizzera a Payerne si misurano, mediante strumenti LIDAR (Light Detection And Ranging), i profili della retrodiffusione degli aerosol. Può così essere determinata la loro concentrazione in funzione della quota fino a 12 chilometri. I LIDAR sono strumenti performanti per l’analisi di particolari inquinanti atmosferici. La misurazione della concentrazione in massa degli aerosol consente di monitorare la qualità dell’aria: la stazione di rilevamento di Payerne è parte integrante della Rete nazionale d’osservazione degli inquinanti atmosferici (NABEL), un programma di misurazione congiunto dell’Ufficio federale dell’ambiente e dell’EMPA.

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