Lo spazio offre una nuova prospettiva sui gas serra e sugli inquinanti atmosferici: in futuro, i satelliti europei forniranno per la prima volta mappe dettagliate delle emissioni, compreso il contributo delle singole centrali elettriche e degli impianti industriali. I metodi e le tecnologie necessarie a questo scopo sono stati sviluppati dai ricercatori dell’Empa nell’ambito di progetti di ricerca internazionali.
I nuovi satelliti per la misurazione della CO2 (CO2M) saranno lanciati in orbita nel 2027. Inizialmente ne erano previsti solo due, ma le simulazioni dell’Empa hanno convinto la Commissione europea a far costruire un terzo satellite. Questo migliorerà notevolmente la copertura delle misurazioni: invece di una misurazione ogni cinque giorni, i gas serra anidride carbonica (CO2) e metano (CH4) potranno ora essere misurati ogni 3,5 giorni in tutto il mondo. I nuovi strumenti forniranno immagini dei gas serra con una risoluzione di due chilometri, coprendo intere regioni e non solo bande ristrette come i satelliti precedenti. In questo modo sarà possibile determinare in dettaglio le emissioni di ogni Paese, città o addirittura centrale elettrica. La missione CO2M fa parte del programma di osservazione della Terra Copernicus dell’Unione Europea. È stata sviluppata dall’Agenzia spaziale europea (ESA) e sarà poi trasferita all’Organizzazione europea per lo sfruttamento dei satelliti meteorologici (EUMETSAT) per il funzionamento. Il suo scopo è monitorare le emissioni di CO2 di origine antropica su scala globale.
"I satelliti misurano le concentrazioni di gas serra e di inquinanti atmosferici nell’atmosfera, ma solo attraverso complesse simulazioni di propagazione è possibile determinare le emissioni effettive.tuttavia, è solo con l’aiuto di complesse simulazioni di propagazione che è possibile determinare le emissioni effettive di una centrale elettrica, di una città o addirittura di un intero Paese", spiega Gerrit Kuhlmann, del laboratorio "Inquinanti atmosferici/Tecnologia ambientale" dell’Empa. Per determinare quali tecnologie siano adatte a tali analisi, alcuni anni fa i ricercatori dell’Empa hanno simulato i dati di misurazione della CO2 di un futuro satellite. Queste simulazioni numeriche effettuate per l’ESA sono state decisive per garantire che i satelliti CO2M misurassero non solo la CO2, ma anche il biossido di azoto (NO2). Questa combinazione è importante perché permette di distinguere le emissioni antropiche da quelle naturali: la combustione di carbone, petrolio e gas naturale produce sempre NO2 oltre alla CO2, a differenza delle emissioni naturali di CO2 dalla biosfera.
I ricercatori dell’Empa stanno ora applicando i loro modelli a dati satellitari reali. Le misurazioni effettuate dal satellite europeo Copernicus Sentinel-5P dimostrano l’affidabilità di questo metodo. Il suo strumento TROPOMI, ad esempio, rileva le emissioni di ossido di azoto provenienti dalle grandi centrali elettriche degli Stati Uniti. "Siamo riusciti a identificare chiaramente i pennacchi di gas di diverse centrali elettriche e a determinare le loro emissioni di ossido di azoto", spiega Gerrit Kuhlmann. "Le centrali elettriche negli Stati Uniti devono comunicare le loro emissioni su base giornaliera e i nostri calcoli corrispondono molto bene a questi rapporti" È quindi chiaro che i satelliti sono uno strumento affidabile non solo per osservare le emissioni, ma anche per quantificarle con una risoluzione spaziale di pochi chilometri quadrati.
I ricercatori dell’Empa non si concentrano solo sulle regioni per le quali sono disponibili dati affidabili, come l’Europa e il Nord America. Nell’ambito del progetto europeo CORSO, è in corso la compilazione di un database globale sui principali emettitori, come le centrali elettriche a carbone, a gas e a petrolio, i cementifici e le acciaierie. Il confronto tra le stime delle emissioni di ossidi di azoto basate su database pubblici e commerciali e le misurazioni effettive di TROPOMI ha già rivelato alcune sorprese: alcuni degli impianti elencati non esistono, mentre altri erano assenti dai database. In molti Paesi, anche le ipotesi sui combustibili utilizzati erano sbagliate, ad esempio nel caso dei cosiddetti impianti "dual-fuel", che possono funzionare sia a petrolio che a gas naturale. "Siamo riusciti a dimostrare che in molti luoghi viene utilizzato principalmente il gas, con conseguenti emissioni di ossidi di azoto molto più basse di quanto stimato in precedenza", spiega Gerrit Kuhlmann.
In futuro, i metodi e le tecnologie sviluppate dovrebbero essere applicati anche ai gas serra come la CO2. "Oggi i dati satellitari ci permettono già di quantificare in modo affidabile inquinanti atmosferici come gli ossidi di azoto. Tra qualche anno, i satelliti CO2M ci permetteranno anche di rilevare con precisione e continuità le principali fonti di gas serra nel mondo", afferma Gerrit Kuhlmann. Dallo spazio si apre una nuova prospettiva che ci permette di vedere con precisione se il mondo sta facendo progressi reali nella lotta al cambiamento climatico".
