L'obiettivo dell'UE e dell'ESA è rilevare le emissioni di CO2 in tempo reale per poter determinare in modo affidabile e tempestivo le emissioni di gas serra in tutto il mondo in futuro. Credito:iStock
CO 2 le concentrazioni nell'aria continuano ad aumentare rapidamente, e una rapida riduzione delle emissioni di origine antropica sta diventando sempre più importante. Al fine di valutare l'efficacia delle misure politiche, sono necessari livelli di emissione tempestivi e affidabili. Però, i metodi attuali sono costosi. L'Agenzia Spaziale Europea ESA sta quindi lavorando allo sviluppo di nuovi satelliti che saranno in grado di determinare la CO 2 emissioni nel futuro, con l'aiuto dell'Empa.
Le città sono vere CO 2 fonti, ma la quantità di emissione effettivamente emessa non può essere determinata in modo affidabile al momento. Le stime attuali si basano su statistiche e dati di attività dei trasporti, industria, riscaldamento e produzione di energia. La valutazione di questi dati è complessa ei risultati sono disponibili solo con un lungo ritardo. Anche le stime sono incerte, poiché spesso non sono disponibili cifre precise e devono essere fatte ipotesi semplificate, ad esempio in caso di riscaldamento. Sebbene l'attuale rete di stazioni di terra sia utile per monitorare l'aumento di CO 2 nell'atmosfera, attualmente non è abbastanza denso da fornire informazioni attendibili sulle emissioni dei singoli paesi o addirittura delle singole città.
Ricercatori che lavorano per una migliore determinazione delle emissioni
Per questa ragione, l'Unione Europea, insieme all'ESA, sta sviluppando un sistema per il monitoraggio della CO 2 emissioni. Una componente chiave di questo è la missione satellitare CO2M ("Copernicus Anthropogenic Carbon Dioxide Monitoring"):dal 2025, i primi satelliti CO2M saranno mandati in orbita per produrre mappe globali della CO . atmosferica 2 concentrazioni mediante misurazioni spettroscopiche. Ciò consentirà di determinare dove e quanta CO 2 viene emesso da impianti industriali, città e paesi. Queste misurazioni ridurrebbero le attuali incertezze nella stima della CO 2 emissioni dalla combustione di combustibili fossili.
L'ESA si affida all'esperienza dell'Empa per dotare i satelliti della tecnologia di misurazione appropriata. "Siamo stati in grado di fornire all'ESA varie raccomandazioni per l'equipaggiamento dei satelliti, " afferma Gerrit Kuhlmann del dipartimento Air Pollution/Environmental Technology dell'Empa. La difficoltà nel determinare le emissioni di CO2 sta nel distinguere tra segnali antropici e biologici. La respirazione della vegetazione provoca forti fluttuazioni nella distribuzione di CO 2 . Il satellite deve quindi essere in grado di separarli dalle emissioni antropiche. L'idea:un misuratore combinato che rileva la CO 2 , ma anche in aggiunta il biossido di azoto (NO2). Perché:"La combustione del carbone, petrolio e gas producono non solo CO2, ma anche ossidi di azoto. Però, questi non sono prodotti durante la 'respirazione' naturale della biosfera, ", afferma Kuhlmann. Uno strumento aggiuntivo per l'NO2 dovrebbe quindi essere in grado di "filtrare" i segnali di CO2 antropogenici.
Empa simula misurazioni satellitari
Per testare questa idea, Kuhlmann e il suo team hanno simulato la distribuzione di CO 2 e concentrazioni di NO2 per l'anno 2015 con una risoluzione spaziale non raggiunta prima. Le elaborate simulazioni sono state eseguite sul computer ad alte prestazioni più veloce d'Europa, il "Piz Daint" presso il centro di calcolo svizzero CSCS di Lugano. Sono stati in grado di dimostrare che una combinazione di misurazioni di CO2 e NO2 fornisce risultati migliori e più affidabili che se sul satellite fosse stato installato un solo dispositivo di misurazione della CO2.
Immagini satellitari dalle simulazioni dei ricercatori Empa:L'immagine a sinistra mostra le misure dello strumento CO2, l'immagine a destra mostra lo strumento NO2 del satellite. Ben visibili sono le emissioni della città di Berlino e di diverse centrali elettriche a carbone. Credito:Empa
Al momento non è ancora chiaro quanti satelliti debbano essere mandati in orbita, ma Kuhlmann ne consiglia almeno tre. "Il problema è che il cielo è raramente senza nuvole, " dice Kuhlmann. Nel 2015, il cielo sopra l'Europa era di conseguenza privo di nuvole in media solo un giorno alla settimana. The more satellites regularly take pictures, the greater the probability of seeing the plumes of exhaust fumes from individual sources such as cities and being able to determine emissions from them. The recommendation for the installation of an additional NO2 measuring instrument has already been incorporated into the planning of the new satellites.
