I sensori guidano i tram
Da quasi due anni i ricercatori dell'ETH di Zurigo misurano la qualità dell'aria lungo le linee del tram di Zurigo. Ora, per la prima volta, presentano mappe che mostrano esattamente quando e dove l'inquinamento atmosferico è più elevato a Zurigo.
Ogni anno circa 200 milioni di passeggeri attraversano Zurigo in tram. Tuttavia, alcuni tram hanno ancora a bordo degli "evasori" al servizio della scienza. Dieci tram VBZ non solo trasportano i passeggeri, ma fungono anche da stazioni mobili di monitoraggio dell'aria. Piccole scatole sono montate sui loro tetti e da quasi due anni forniscono instancabilmente dati sulla qualità dell'aria. Le stazioni di misurazione sono gestite da scienziati guidati da Lothar Thiele, professore dell'Istituto di Ingegneria Informatica e Reti di Comunicazione, nell'ambito del progetto Opensense. Ora, per la prima volta, il team di ricerca presenta mappe dettagliate della qualità dell'aria a Zurigo, create con l'aiuto di questi dati.
Stazione di misura in una scatola di scarpe
30 milioni di misurazioni - Olga Saukh, David Hasenfratz e Christoph Walser del team di ricerca di Thiele possono ora attingere a questo impressionante set di dati. I dati sono unici perché coprono l'intera area urbana con una densità senza precedenti. Le scatole delle dimensioni di una scatola di scarpe determinano la percentuale di ozono, monossido di carbonio e particolato nell'aria. In media, le scatole effettuano una misurazione ogni cinque secondi. Quando il tram è in movimento, i ricercatori misurano la qualità dell'aria a intervalli di circa 50 metri. Per poter effettuare un numero così elevato di misurazioni, il team ha dovuto sviluppare speciali scatole di misurazione progettate per l'uso mobile. "? stato estremamente impegnativo trovare i sensori giusti, piccoli e mobili", spiega Saukh. Il team ha trovato quello che cercava, tra gli altri, presso l'Haute école spécialisée della Svizzera nord-occidentale. I sensori per il particolato sviluppati lì sono ideali per il progetto Opensense. L'alta qualità delle misurazioni e la calibrazione e manutenzione automatizzate dei sensori sono state possibili solo perché i ricercatori dell'ETH hanno lavorato con strategie e algoritmi propri.
Preciso fino a 100 metri
Il team di ricerca ha ora utilizzato i dati per creare mappe dell'inquinamento della città di Zurigo con una risoluzione temporale e spaziale senza precedenti. In concreto, ciò significa che le nuove mappe sono precise fino a 100 metri e che i ricercatori possono creare mappe annuali, mensili e persino giornaliere. Ad esempio, l'aumento della concentrazione di particolato lungo le principali vie di comunicazione in primavera è chiaramente riconoscibile come una linea gialla. In inverno, le concentrazioni possono aumentare così tanto a causa delle condizioni meteorologiche che intere zone della città si colorano di giallo o addirittura di rosso, il che indica una concentrazione molto elevata.
Poiché le misurazioni avvengono lungo i percorsi del tram, le lacune di dati tra le linee del tram devono essere colmate con l'aiuto della modellazione. Hasenfratz spiega come funziona: "Abbiamo comunque combinato i nostri dati con altri dati liberamente disponibili, come il volume del traffico o la densità abitativa. In questo modo abbiamo ottenuto un buon quadro generale della città".
Uno sguardo dettagliato alla qualità dell'aria
Poiché molte persone hanno problemi di salute quando le concentrazioni di ozono o di particolato sono troppo elevate, è molto interessante determinare il livello di inquinamento nell'area di Zurigo nel modo più accurato possibile. I ricercatori di Opensense non sono quindi gli unici a effettuare misurazioni della qualità dell'aria. Per esempio, il pagina esternaRete nazionale di monitoraggio degli inquinanti atmosferici (NABEL) dell'Ufficio Federale per l'Ambiente e dell'Empa, una stazione di misurazione presso la caserma e la stazione di rilevamento delle polveri sottili. pagina esternaRete dell'aria orientale,un'associazione dei cantoni della Svizzera orientale, determina regolarmente i livelli di inquinanti in quattro località. "Siamo in contatto regolare con queste stazioni di misurazione fisse e il fatto che arriviamo agli stessi risultati in presenza di dati comparabili depone a favore delle nostre misurazioni", afferma Saukh. Quando si tratta di valutare la qualità dell'aria di Zurigo, i ricercatori di Opensense sono supportati da Christoph Hueglin, esperto di qualità dell'aria presso l'Empa e responsabile del progetto NABEL. Per Hueglin, una cosa è chiara: "I risultati di Opensense forniscono una visione dettagliata della distribuzione degli inquinanti atmosferici nell'area di Zurigo, ma le concentrazioni misurate rientrano nell'intervallo previsto".
Raccomandazione per il jogging mobile
I box Opensense continueranno ad attraversare Zurigo e a fornire dati per altri due anni. In futuro, i dati raccolti in movimento potrebbero essere accessibili anche in mobilità. ? ipotizzabile che le mappe aggiornate possano essere richiamate in qualsiasi momento con uno smartphone. Hasenfratz sta pensando a usi pratici: "Chi fa jogging o va in bicicletta, ad esempio, potrebbe usarlo per decidere quale percorso sarebbe meglio evitare in un determinato momento".
Grazie alla risoluzione così precisa delle mappe, sarebbe anche possibile determinare con maggiore precisione se le misure per migliorare la qualità dell'aria stanno effettivamente agendo e dove si fa sentire il loro impatto. I ricercatori sperano di poter utilizzare i loro dati per fare dichiarazioni sull'impatto sulla qualità dell'aria di misure sul traffico come la tangenziale occidentale o l'uso di migliori filtri antiparticolato nei veicoli.
Un altro vantaggio del progetto Opensense è che il livello relativamente basso di inquinamento atmosferico a Zurigo aiuta a testare e migliorare la precisione e la sensibilità del sistema di misurazione. Le scatole potrebbero quindi essere utilizzate anche in altre regioni che devono regolarmente fare i conti con alti livelli di inquinamento atmosferico.
Lo studio è online disponibile sul sito web dell'Istituto.