Quest'anno una serie di misurazioni di grande importanza festeggia il suo centesimo anniversario: si tratta della serie di misura di ozono totale senza interruzioni più lunga al mondo. L’”ozono totale” è la quantità di ozono nella stratosfera e nella troposfera al di sopra di un determinato punto. Un secolo di dati raccolti senza lacune significative, dal 1926 a oggi, fa della Svizzera un sito di riferimento unico al mondo. Questo programma di misure, che ha attraversato epoche e generazioni nonostante alcune svolte turbolente, viene presentato più in dettaglio nel blog di oggi.

Che cos'è l'ozono? L'ozono è un gas incolore o blu. L'ozono ha molte sfaccettature: presente nella stratosfera, protegge gli esseri viventi sulla Terra dai pericolosi raggi ultravioletti del sole. Tuttavia, le elevate concentrazioni di ozono in prossimità del suolo (ozono troposferico) sono nocive per l'uomo e la natura, essendo questo gas estremamente reattivo. Ciò può causare problemi respiratori nell'uomo e danneggiare la crescita delle piante. Anche per questi motivi è importante misurare l'ozono. 

Perché in Svizzera?

Per capire perché questa misura sia iniziata in Svizzera, bisogna tornare indietro di qualche anno prima del 1926. All'inizio del XX secolo, la tubercolosi era una delle principali cause di morte in Europa. Arosa e Davos vivevano dei loro sanatori, strutture in cui il clima alpino, l'aria pura e l'irraggiamento solare erano considerati benefici per i malati. Questi luoghi attiravano pazienti da tutta Europa e costituivano un'importante fonte di reddito per queste comunità.

Nel 1921, il comune di Arosa ingaggiò il fisico F. W. Paul Götz per studiare scientificamente la radiazione solare e il clima alpino, nella speranza di comprendere meglio gli effetti dell'altitudine e dei raggi ultravioletti sulla salute. Götz si stabilì ad Arosa e iniziò a effettuare diverse misure dal tetto del Sanatorio di Arosa. Non era però ancora l'inizio delle misure dell'ozono totale: in un primo momento vi misurava la radiazione solare diretta e la radiazione UV-B.

1926: Le prime misure

Alcuni anni dopo, Götz costruì ad Arosa la propria casa, la villa «Firnelicht», con un osservatorio allestito sul tetto. Vi installò i suoi strumenti e ampliò le sue ricerche alle misure dell'ozono totale.

Paul Götz prese contatto con il fisico britannico Gordon Dobson dell'Università di Oxford. Dobson aveva sviluppato uno spettrofotometro, uno strumento che misura il modo in cui l'atmosfera filtra la luce solare in funzione della lunghezza d'onda, consentendo di ricavare la quantità di ozono presente. Mise a disposizione di Götz uno di questi dispositivi. Il 23 luglio 1926 ebbero così inizio le prime misure dell'ozono totale ad Arosa. I due uomini collaborarono a stretto contatto, che  portò lo spettrofotometro Dobson a diventare lo strumento di riferimento mondiale per la misura dell'ozono totale, uno strumento che, perfezionato nel corso dei decenni, è ancora in uso oggi.

Una serie di misure più volte sul punto di interrompersi

L'istituto di Götz operava con risorse limitate e le misure dell'ozono erano particolarmente a rischio all'inizio della Seconda Guerra Mondiale, quando il futuro dell'istituto era incerto. Ciononostante, le misure continuarono dalla villa «Firnelicht». L'avvento degli antibiotici rese i sanatori meno attrattivi, ma l'interesse scientifico per le misure dell'ozono si trasformò: l'ozono stratosferico venne inizialmente utilizzato come indicatore delle correnti d'aria nell'atmosfera, contribuendo al miglioramento delle previsioni meteorologiche. Dopo la morte di Götz nel 1954, la continuità delle misure era nuovamente in dubbio.

La sua ex studentessa Gertrud Perl si assunse il compito di effettuare le misure fino al 1962. Perl effettuò le misure non più dalla villa del defunto Götz, bensì dal Sanatorio «Florentinum».

Dal 1962, Hans Ulrich Dütsch, ex dottorando di Götz e professore al Politecnico federale di Zurigo (ETH Zürich), prese in carico il programma. A partire dagli anni Settanta, le misure dell'ozono totale acquisirono una nuova rilevanza con il dibattito sulla degradazione dello ozono nell'atmosfera. In quel periodo, gli strumenti Dobson furono trasferiti nel 1973 alla Haus Steinbruch di Arosa. Con il pensionamento di Dütsch nel 1985, tuttavia, la situazione tornò ad essere precaria.

La serie di misure prosegue e si modernizza

Nel 1988, MeteoSvizzera assunse infine la responsabilità operativa, in stretta collaborazione con il Politecnico federale. Il metodo di misura è rimasto lo stesso dei tempi di Götz: analizzare la radiazione solare filtrata dall'atmosfera. Gli strumenti, invece, si sono evoluti.

Il più recente spettrofotometro Brewer, automatizzabile, fu introdotto ad Arosa nel 1988. Gli strumenti Dobson furono semiautomatizzati intorno al 1990. Tra il 2011 e il 2019, le misure furono progressivamente trasferite da Arosa al 'Osservatorio fisico-meteorologico di Davos (PMOD/WRC), in una fase in cui gli strumenti Dobson furono completamente automatizzati. Questo trasferimento si è reso necessario per garantire la continuità a lungo termine della serie di dati. Oggi sono in funzione tre strumenti Dobson e tre spettrofotometri Brewer, gestiti congiuntamente da MeteoSvizzera e dal PMOD/WRC di Davos. La serie di misure non si interrompe, si adatta.

Perché cento anni di dati sono così importanti?

Individuare una tendenza nell'evoluzione dell'ozono atmosferico richiede molto tempo. Una serie di misure che copre solo pochi anni non è sufficiente per distinguere una tendenza reale dalle fluttuazioni naturali. Cento anni di dati omogenei, raccolti con gli stessi metodi e strumenti di riferimento, consentono di identificare tendenze con un grado di affidabilità che nessuna serie più breve potrebbe offrire.

Le misurazioni dell'ozono stratosferico effettuate nell'arco di 100 anni mostrano i primi segni di un cambiamento climatico causato dalle attività umane, in particolare l'assottigliamento dello strato di ozono. Ciò ha portato alla consapevolezza della necessità di adottare misure a livello mondiale per proteggere lo strato di ozono. Nel 1987 è stato adottato il Protocollo di Montreal. Esso obbliga gli Stati firmatari a cessare gradualmente la produzione e l'uso di sostanze dannose per lo strato di ozono, come i clorofluorocarburi (CFC). È considerato uno degli accordi internazionali in materia ambientale di maggior successo e ha contribuito in modo determinante al lento recupero dello strato di ozono a partire dagli anni 2000.

Per quantificare chiaramente il calo dell'ozono totale, è necessario stabilire un riferimento «normale». La serie di misure di Arosa, il cui riferimento standard comprende gli anni dal 1926 al 1970, costituisce una delle basi più solide disponibili a tal fine, e il calo della concentrazione è in essa chiaramente rilevabile. Ha contribuito in modo determinante a gettare le basi scientifiche che portarono al Protocollo di Montreal. Ancora oggi è indispensabile per monitorare l'evoluzione dell'ozono e misurare gli effetti di questo accordo sul recupero dello strato di ozono.
 

Maggiori informazioni

- Celebrazione dei 100 anni di misurazione dell'Ozono il 25 luglio 2026

- Misurazioni dell'ozono presso MeteoSvizzera

- Monitoraggio dell'ozono