I blocchi dello scorso anno in risposta al COVID-19 hanno portato a drastici tagli alle emissioni, soprattutto dai tubi di scappamento dei veicoli, eppure alcune aree urbane hanno visto un picco paradossale nell'inquinamento atmosferico da ozono. Un nuovo studio condotto dal Centro nazionale per la ricerca atmosferica (NCAR) ha utilizzato un sofisticato modello informatico per districare la complicata rete della chimica atmosferica e della meteorologia per determinare le cause della scarsa qualità dell'aria.

La ricerca, pubblicato in Journal of Geophysical Research:Atmospheres , rileva che per alcune regioni del mondo, compresa la Cina settentrionale, l'aumento dell'inquinamento da ozono era direttamente collegato alla diminuzione delle emissioni, mentre in altre regioni compresa l'Europa, le condizioni meteorologiche insolite hanno giocato un ruolo più importante.

La ricerca mette in evidenza le complesse interazioni che determinano la qualità dell'aria e offre alcune informazioni su cosa potrebbe accadere se in alcune delle città più inquinate del mondo venissero messe in atto norme più rigorose sulla qualità dell'aria.

"La pandemia di COVID-19 ci ha fornito un esperimento globale imprevisto sulla qualità dell'aria, " ha detto lo scienziato NCAR Benjamin Gaubert, che ha condotto lo studio. "Con il nostro modello di sistema terrestre, siamo stati in grado di studiare come l'atmosfera ha risposto a un cambiamento nei tipi di sostanze chimiche emesse nell'aria, in particolare cambiamenti negli inquinanti secondari, come l'ozono, che si formano nell'atmosfera e non emessi direttamente dalle attività umane".

La ricerca è stata finanziata dalla National Science Foundation, che è lo sponsor di NCAR, la Commissione Europea, l'Agenzia spaziale europea, e l'Hong Kong Research Grants Council.

L'inquinamento atmosferico è aumentato in alcune città

All'inizio del 2020, le città di tutto il mondo hanno iniziato a chiudersi, prima in Cina e poi in Europa e altrove, mentre i decisori hanno lottato per arginare la diffusione di COVID-19. Un effetto collaterale della chiusura delle scuole, imprese, e altri luoghi di ritrovo è stato un forte calo delle emissioni, quali ossidi di azoto e composti organici volatili, poiché le persone riducono la guida e altri tipi di viaggio.

In molte parti del mondo, questa diminuzione ha contribuito a cieli più sereni, e gli skyline spesso pieni di smog di alcune grandi città, tra cui Los Angeles e Delhi, diventato croccante. Però, gli scienziati hanno anche notato che in alcune aree specifiche, l'inquinamento atmosferico in realtà è peggiorato. Per esempio, in alcune città della Cina settentrionale, compresa Pechino, l'inquinamento da ozono è aumentato notevolmente, in alcuni casi il raddoppio.

"Siamo rimasti sorpresi all'inizio, ma veramente, non doveva essere inaspettato, " disse Guy Brasseur, un illustre studioso NCAR e coautore di studi. "In realtà ha confermato ciò che sappiamo sulla complessità del sistema chimico".

La qualità dell'aria è determinata non solo dagli inquinanti che vengono emessi direttamente nell'aria, ma anche dalla chimica che trasforma quegli inquinanti una volta entrati nell'atmosfera. La qualità dell'aria varia anche con il periodo dell'anno e con le condizioni meteorologiche, il che rende difficile attribuire i cambiamenti alla qualità dell'aria durante i blocchi, nel bene e nel male, interamente ai blocchi stessi.

Districare la chimica atmosferica dal tempo

Per determinare le cause dei cambiamenti della qualità dell'aria osservati durante la pandemia, il team di ricerca ha utilizzato l'ultima versione del Community Earth System Model (CESM2.2) basato su NCAR. Hanno prima simulato come sarebbe stata la qualità dell'aria nel 2020 se le emissioni fossero state in linea con gli anni precedenti e poi hanno ripetuto l'esperimento con le effettive diminuzioni delle emissioni che si sono verificate a causa del COVID-19. Confrontando i due, potrebbero prendere in giro gli impatti del tempo atmosferico e della chimica atmosferica sull'inquinamento, in particolare l'ozono troposferico.

L'ozono si forma nell'atmosfera quando gli ossidi di azoto (in gran parte emessi dalla combustione di combustibili fossili nei veicoli e nelle centrali elettriche) e i composti organici volatili (emessi da una serie di fonti, comprese le vernici, solventi, pesticidi, e materiali da costruzione, nonché dai veicoli) reagiscono in presenza di luce solare e calore. Mentre gli ossidi di azoto sono un ingrediente necessario per produrre l'ozono, possono anche agire per distruggere l'ozono quando la loro concentrazione è troppo alta.

Durante il lockdown pandemico, ciò significava che le riduzioni delle emissioni in alcune città che in genere hanno concentrazioni molto elevate di ossidi di azoto, tra cui Pechino e altre città nel nord della Cina, limitavano in realtà la distruzione dell'ozono che stava avvenendo da ossidi di azoto extra, consentendo infine di aumentare l'inquinamento da ozono locale.

Nelle città generalmente meno inquinate, comprese le aree metropolitane degli Stati Uniti, il nuovo studio rileva che la riduzione delle emissioni ha privato l'atmosfera di un componente essenziale per la produzione di ozono, e quindi abbassato i livelli di inquinamento da ozono locale.

Aumenti dell'inquinamento da ozono si sono verificati anche nel nord Europa durante i lockdown, ma il team di ricerca ha scoperto che la ragione dominante era il tempo. A marzo e aprile, l'Europa settentrionale era più soleggiata della media e l'Europa meridionale era più nuvolosa. La luce solare in più al nord ha permesso all'ozono di formarsi più facilmente, provocando un picco di inquinamento nonostante la riduzione delle emissioni.

"È incredibilmente importante utilizzare modelli che simulano sia le condizioni meteorologiche che la chimica atmosferica per comprendere correttamente ciò che vediamo nelle osservazioni, " disse Brasseur.

Lo studio offre anche informazioni su quali politiche potrebbero essere più efficaci per combattere l'inquinamento atmosferico. Per esempio, nelle città con livelli estremamente elevati di ossidi di azoto, potrebbe essere più efficace limitare i composti organici volatili invece degli ossidi di azoto se l'obiettivo è ridurre l'inquinamento da ozono.

"Questo studio offre informazioni su quali misure potrebbero essere adottate per ridurre le emissioni e migliorare la qualità dell'aria, " Brasseur ha detto. "Abbiamo appreso che un approccio universale potrebbe non essere efficace. Le misure che potrebbero essere necessarie variano con la stagione e variano con il luogo".