UISH

Che cos'è AIR-Portal

AIR-Portal è una piattaforma per la qualità dell'aria sviluppata da S[&]T (Science [&] Technology, con sede a Delft, Paesi Bassi) in collaborazione con istituti di ricerca e amministrazioni cittadine europee. Combina osservazioni satellitari, dati di uso del suolo, informazioni su strade e traffico e misure delle centraline a terra per produrre, tramite un modello locale di qualità dell'aria, mappe di concentrazione degli inquinanti ad alta risoluzione spaziale e temporale, sia storiche (analysis) sia di previsione (forecast, fino a 3 giorni).

Nel progetto UISH (Urban Intelligence Science Hub for City Network), AIR-Portal fornisce a CNR-IFAC le mappe di concentrazione per la città di Catania, che alimentano il webGIS e gli strumenti di analisi e validazione di questo portale.

Dove è stato utilizzato

AIR-Portal nasce in ambito olandese (i dati di esempio di S[&]T usano Amsterdam) ed è stato pensato per essere replicato in città e contesti europei diversi. Tra i contesti applicativi documentati e gli end-user collegati al progetto (fonte: ESA):

• Catania (Italia) — progetto UISH, CNR-IFAC × S[&]T Italy;
• Amsterdam e Paesi Bassi — sviluppo e dati dimostrativi;
• Gemeente Eersel (Paesi Bassi) — end-user collegato al progetto;
• Airmine AS (Norvegia) — end-user collegato al progetto;
• ARPAT, Agenzia regionale per la protezione ambientale della Toscana (Italia) — end-user collegato al progetto.

Lo sviluppo è stato supportato anche da ESA Business Applications, con KNMI (istituto meteorologico olandese) come sub-contraente. Il progetto UISH è inquadrato nel PON Città Metropolitane (PON METRO).

Come funziona il modello

Il cuore di AIR-Portal è un modello locale di qualità dell'aria che scala verso il basso (downscaling) le previsioni regionali europee fino alla scala urbana, correggendole con le misure locali. Le fonti dei dati sono in larga parte servizi pubblici:

• Copernicus CAMS (Copernicus Atmosphere Monitoring Service): previsioni e analisi regionali di composizione atmosferica, prodotte da un ensemble di modelli europei, a risoluzione di alcuni chilometri (≈5–10 km);
• Copernicus Land (Copernicus Land Monitoring Service): dati di uso e copertura del suolo;
• rete viaria e traffico: prossimità alle strade e intensità del traffico come proxy delle emissioni locali;
• centraline a terra: misure osservate usate per la correzione del bias;
• osservazioni satellitari di composizione atmosferica.

Combinando queste informazioni il modello porta il campo regionale CAMS (grossolano) alla scala di strada, applicando una relazione spaziale di tipo uso-del-suolo/traffico e una correzione del bias rispetto alle centraline. Il risultato è una griglia ad alta risoluzione: nominalmente 100×100 m, con passo temporale orario. Per Catania le celle effettivamente consegnate misurano circa 69×86 m (≈ 2,81″ di lato in coordinate geografiche).

Dallo scarico dei dati alla griglia delle concentrazioni

Il flusso, dalle sorgenti pubbliche fino alla griglia interrogabile in questo portale, è il seguente:

1. Acquisizione dei dati pubblici (CAMS, Copernicus Land, satelliti) e locali (centraline, traffico).
2. Modello AQ di AIR-Portal: downscaling alla scala urbana e correzione del bias verso le osservazioni.
3. Generazione delle griglie orarie e giornaliere di concentrazione per ciascun inquinante, oltre all'indice AQI.
4. Consegna a CNR-IFAC via API in formato standard (netCDF e GeoTIFF), con accesso protetto da credenziali riservate.
5. Ingestione in un database geospaziale (PostgreSQL/PostGIS) e organizzazione nella griglia urbana di Catania, su cui poggiano webGIS, analisi e validazione del modello.

Prodotti e formati

• Inquinanti: NO₂, O₃, PM₁₀, PM₂.₅, SO₂ e l'indice di qualità dell'aria AQI.
• Risoluzione temporale: oraria e giornaliera (media).
• Tipo di dato: analysis (passato) e forecast (fino a 3 giorni).
• Formati: netCDF (.nc) e GeoTIFF (.tiff), standard aperti supportati dalla maggior parte dei software GIS.

Riferimenti e documentazione

Siti web

• S[&]T — Environment & Sustainability / AIR-Portal: stcorp.nl
• AIR-Portal — ESA Business Applications: business.esa.int/projects/air-portal
• Copernicus Atmosphere Monitoring Service (CAMS): atmosphere.copernicus.eu
• Copernicus Land Monitoring Service: land.copernicus.eu
• Programma Copernicus: copernicus.eu
• KNMI — Istituto meteorologico olandese: knmi.nl
• PON Città Metropolitane (PON METRO): ponmetro.it
• Formato netCDF (Unidata/UCAR): unidata.ucar.edu

Documentazione scientifica

• Marécal, V. et al. (2015). A regional air quality forecasting system over Europe: the MACC-II daily ensemble production. Geoscientific Model Development, 8, 2777–2813. doi:10.5194/gmd-8-2777-2015 — sistema regionale europeo (base di CAMS).
• Inness, A. et al. (2019). The CAMS reanalysis of atmospheric composition. Atmospheric Chemistry and Physics, 19, 3515–3556. doi:10.5194/acp-19-3515-2019
• Hoek, G. et al. (2008). A review of land-use regression models to assess spatial variation of outdoor air pollution. Atmospheric Environment, 42, 7561–7578. doi:10.1016/j.atmosenv.2008.05.057 — metodologia uso-del-suolo per la scala urbana.