ABC Nepal  L'Asia Meridionale è una delle più densamente popolate al mondo, con attuali densità di popolazione di 100-500 abitanti/km2, che è anche oggetto del più rapido sviluppo, con aumento della richiesta di energia e mobilità, attività industriali e traffico veicolare. Questo porta a una crescita delle emissioni di inquinanti antropici, come messo in luce da studi recenti del Nations Environmental Program (UNEP). Queste emissioni aumentano le concentrazioni di aerosol, gas-serra e precursori dell’ozono, favorendo episodi di smog fotochimica. Studi relativi alle Atmospheric Brown Clouds hanno mostrato che tale inquinamento può bloccare fino al 15% della radiazione solare, causando un possibile raffreddamento della superficie e riscaldamento dell’atmosfera, che può influenzare monsone e distribuzione delle precipitazioni.
Quindi, in quest’area, il monitoraggio continuo della composizione atmosferica rappresenta un’attività essenziale per valutare l’impatto delle atività antropiche sull’ambiente. In particolare la catena dell’Himalaya-Karakoram è un sito ideale per lo studio dell’estensione verticale di tale inquinamento e del suo trasporto ad alta quota attraverso le valli himalayane. Ciononostante, a causa delle difficoltà tecniche e logistiche, non esistono finora osservazioni sistematiche in quest’area. Questi motivi hanno fatto nascere nell’ambito del progetto SHARE l’idea di creare una rete di stazioniper lo studio dell’atmosfera e del clima. Il primo passo di tale rete ha portato all’installazione, in collaborazione con UNEP, di una stazione remota di monitoraggio in un ambiente di alta quota: il Nepal Climate Observatory – Pyramid.
Descrizione Il Nepal Climate Observatory - Pyramid (Nepal, 27.95N, 86.82E, 5079 m slm) è stato installato nel febbraio 2006 nell’alta valle del Khumbu, sopra il limite della vegetazione in un ambiente di rocce e muschi, non lontano dal campo base del monte Everest. L’assetto strumentale è stato definito in accordo con gli standard del progetto “ABC” (Ramanathan et al., 2006) e comprende: un Multi-Angle Absorption Photometer che misura l’assorbimento di radiazione degli aerosol, un Scanning Mobility Particle Sizer che determina la distribuzione dimensionale dell’aerosol da 10 a 500 nm, un contatore ottico per completare la distribuzione dimensionale fino a 32 µm, che permette anche la ricostruzione della massa, un integrating nephelometer (TSI 3563) per la misura del coefficiente di scattering, un analizzatore di O3, un sun photometer per la misura dell’aerosol optical depth, un campionatore HV per le analisi chimiche, un campionatore per campioni d'aria per l’analisi di halocarbons, un sensore meteorologico, per la misura di temperatura, pressione, umidità relativa, pioggia, velocità e direzione del vento. L’energia necessaria per l’attività sperimentale è completamente fornita da 96 pannelli fotovoltaici con 120 accumulatori. Una connessione satellitare permette il controllo remoto della strumentazione e l’accesso da ISAC-CNR (Bologna). Il controllo di qualità delle misure è eseguito in accrdo con i protocolli EUSAAR, GAW, AGAGE.
Una secondo osservatorio della rete SHARE sarà installato in Pakistan; alcuni studi preliminari sono in corso per la definizione di un sito ben rappresentativo nell’area del Baltistan.
Stato dell'arte Le condizioni atmosferiche che caratterizzano l’alto Himalaya, grazie alle osservazioni in continuo iniziate nel marzo 2006 ad NCO-P, sono state accuratamente studiate. In particolare sono stati analizzati gli andamenti stagionali, le serie temporali e la variabilità legata alle condizioni meteorologiche di black carbon, particelle minerali e ozono, costituenti tipici delle ABC che possono influenzare fortemente il forcing radiativo. La concentrazione di inquinanti (BC, O3, PMs) mostra un ciclo giornaliero ben definito (massimo pomeridiano) e una significativa variazione stagionale (massimo pre-monsonico). Nonostante sia posto nel cuore di un’area remota, il NCO-P è influenzato dal trasporto di inquinamento dalle regioni del Nepal meridionale e pianura indogangetica, con valori puntuali sorprendentemente elevati.
Al fine di caratterizzare l’area per l’istallazione del PCO-K, la circolazione sinottica è stata definita grazie al calcolo delle retrotraiettorie e dall’analisi delle osservazioni meteorologiche di due AWS nelle vicinanze del ghiacciaio del Baltoro. Un’analisi dei valori di AOD da MODIS ha fornito ulteriori informazioni per la caratterizzazione atmosferica dell’area.
Scopo Gli obiettivi di questo progetto possono essere riassunti nei seguenti punti:
- studio dei processi di diffusione e trasporto di inquinanti ed aerosol e della loro interazione con la catena montuosa Himalaya-Karakoram;
- studio delle caratteristiche chimico-fisiche e ottiche degli aerosol e della variazione del forcing radiativo da essi prodotto con la stagione e con l’origine della massa d’aria;
- studio dell'influenza di processi naturali, come i trasporti di aerosol minerale e le intrusioni stratosferiche sulla composizione atmosferica nella zona Himalaya-Karakoram e più generalmente nell’area del Sud Asia;
- valutazione delle concentrazioni di gas climalteranti ed attivi nella distruzione dello strato di ozono stratosferico. Questo permetterà di studiare l’influenza sull’atmosfera ed il clima che fenomeni naturali ed antropici manifestano su diverse scale spazio-temporali (globali e regionali) fornendo preziose informazioni in un’area geografica dove scarsissime sono le informazioni di questo tipo. Queste informazioni saranno utili per le definizioni delle politiche di mitigazione e adattamento al cambiamento climatico.
Programma Le future attività nell’ambito di SHARE-ABC sono in primo luogo legate alla continuazione delle osservazioni meteorologiche e di composizione atmosferica, al fine di studiare l’evoluzione a lungo termine delle condizioni di background e i cambiamenti di intensità e frequenza dei trasporti di inquinamento e polveri minerali, e delle intrusioni di aria stratosferica. Un prossimo obiettivo è la definizione di una metodologia oggettiva per differenziare le condizioni di background e masse d’aria influenzate regionalmente.
L’ampliamento della strumentazione è subordinato al possibile aumento della produzione di energia solare. E’ previsto un ampliamento delle osservazioni che includeranno la radiazione solare ultravioletta, misure di CO/VOC, al fine di fornire informazioni su sorgenti di combustioni e età delle masse d’aria. Inoltre sono iniziati campionamenti di neve per la determinazione del contenuto di BC, per lo studio della deposizione del BC e relativo impatto sull’albedo della neve. Sarà inoltre studiata e modellata l’interazione tra la circolazione locale e sinottica, per descrivere meglio l’influenza di processi come il biomass burning sulla composizione atmosferica e aerosol assorbenti presso l’NCO-P.
Temi Le principali tematiche degli studi condotti nell’ambito del progetto pilota SHARE-ABC sono:
- Studio dell’estensione verticale dell’Atmosferic Brown Cloud nel Sud Est Asiatico e del trasporto verso le alte quote attraverso le valli Himalayane;
- Studio del forcing radiativo delle particelle di aerosol ad alta quota e interconnessioni con la circolazione monsonica;
- Deposizione di particelle assorbenti su superfici criosferiche ed impatto sull’aumento della loro fusione;
- Ruolo degli scambi verticali di masse d’aria (intrusioni stratosferiche) e del trasporto di inquinamento sul budget dell’ozono in libera troposfera;
- Studio dei trasporti di polveri minerali, identificazione delle principali aree sorgenti ed impatti sul clima.
- Studio della deposizione di particolato assorbente su neve e ghiaccio superficiali e stima del relative impatto sui processi di fusione.
Obbiettivi
- Determinare gli andamenti temporali di gas in traccia e climalteranti (O3, HCFC,HFC, CFC, ...);
- Determinare gli andamenti temporali di alcuni parametri dell’aerosol atmosferico (PM10, PM2.5, PM1.0, black carbon, distribuzione dimensionale, coefficienti di scattering e assorbimento);
- Identificare i contributi degli scambi stratosfera-troposfera alla concentrazione di ozono superficiale;
- Identificare i trasporti di aerosol minerale dal Nord Africa, Penisola Arabia, Asia centrale, valutare il loro contributo alle variazioni di massa del PM10, caratterizzazione chimico-fisica;
- Identificare il contributo del trasporto di masse d’aria inquinate (locale, regionale, a grande scala) alla concentrazione di composti atmosferici in forma di gas o particelle;
- Caratterizzare le condizioni di background in un sito di alta quota nell’Himalaya meridionale;
- Valutare il forcing radiativo delle variazioni legate al trasporto di masse d’aria ricche di aerosol naturale o di origine antropica.
Partner
- CNR-ISAC (Paolo Bonasoni, Paolo Cristofanelli, Angela Marinoni, Rocco Duchi, Ubaldo Bonafé, Francescopiero Calzolari, Fabrizio Roccato, Sandro Fuzzi, Cristina Facchini, Stefano Decesari, Gian Paolo Gobbi, Federico Angelini)
- CNRS-LGGE (Paolo Laj, Paolo Villani, Olivier Laurent)
- Urbino University (Michela Maione, Jgor Arduini)
- CNRS-LaMP (Karine Sellegri, Hervé Venzac, Jean-Marc Pichon)
- ENEA (Giorgio Di Sarra, Claudia Di Biagio)
- NASA Goddard (Teppei Yasunari, William Lau)
- ETHZ (Michael Sprenger)
- ICIMOD (Bidya Banmali Pradhan, Pradeed Dangol)
- NAST
Pubblicazioni
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