In alcune aree delle nostre città non si respira per colpa dell’inquinamento e, in estate, anche del caldo. Molto spesso si tratta delle stesse aree ma, per confermarlo e studiare ancora meglio il comportamento di alcuni gas nelle isole di calore, i ricercatori della Fondazione Bruno Kessler hanno chiesto aiuto all’intelligenza artificiale. L’obiettivo? Non scrivere l’ennesimo paper ma inserire in un’unica mappa le isole di calore urbane (Uhi – urban heat island) e la qualità dell’aria. Un invito a tenere d’occhio entrambe le criticità e non considerarle coesistenti, ma connesse. In tal senso, il contributo delle nuove tecnologie è fondamentale, ma solo per potenziare l’utilizzo dei dati raccolti da satellite. Il resto lo fanno le persone, sulla superficie della Terra, decidendo come sfruttarli al meglio e realizzare misure di contrasto a caldo e smog sempre più precise, capillari e integrabili.
Parola d’ordine: downscaling. Niente di misterioso, ma per chi non ama gli inglesismi si tratta di aumentare la risoluzione. Nel caso di quella sulla cattiva aria che respiriamo, attualmente nell’ordine del chilometro, troppo bassa per individuare le zone più critiche di una qualsiasi città italiana e capire come eventualmente intervenire con soluzioni basate sulla natura. Ormai oggi ce ne sono tante e quasi sempre accessibili anche per i risicati budget che le amministrazioni locali riservano all’adattamento climatico. I ricercatori di Fondazione Bruno Kessler stanno lavorando per aiutarle ad avere un ordine di priorità geolocalizzato e data driven.
Come utilizzare i dati geospaziali
Il punto di partenza sono state le mappe delle isole di calore nelle aree urbane, realizzate elaborando temperature superficiali terrestri (Land surface temperature) misurate con i sensori termici posti sui satelliti e le poche stazioni meteorologiche presenti in città. Il loro primo passo avanti è stato frutto di un efficace uso degli algoritmi AI per aumentare il numero dei dettagli termici, intervenendo sulla precisione dei dati satellitari. “Abbiamo creato una rete neurale, addestrando il nostro modello su dati raccolti tramite voli aerei equipaggiati con infrarossi e immagini integrate con i dati satellitari – spiega Raniero Beber, ricercatore presso il laboratorio 3Dom del Center for Digital Industry di Fondazione Bruno Kessler – questo ci ha permesso di ottenere stime precise e ad alta risoluzione della temperatura dell’aria, superando le limitazioni delle misurazioni convenzionali con risoluzione di 30 metri”.
Questo cercare di rendere i satelliti meno “miopi” è una sfida che l’Unione europea sta affrontando con il progetto Usage, ideato proprio per rendere i dati geospaziali più accessibili e utili a chi si occupa di monitoraggio urbano e mitigazione del cambiamento climatico. I ricercatori di Fondazione Bruno Kessler vogliono raggiungere questo obiettivo andando oltre i dati termici e incorporandovene altri relativi a emissività del suolo, densità degli edifici, copertura vegetale e altre caratteristiche ambientali che influenzano la distribuzione del calore nelle aree urbane. Perché, come per la sicurezza urbana, anche per le temperature, servono i valori percepiti.
Identificare inquinamento e calore urbano
Proprio nell’intento di considerare che aria tira nelle diverse parti di una stessa città, il livello degli inquinanti è un aspetto da non trascurare. Questa non è una novità ma lo sarà il poterlo conoscere con maggiore accuratezza geografica e correlare con le identicamente dettagliate temperature dell’aria. “Stiamo considerando i dati critici dei principali inquinanti, partendo da ozono, biossido di azoto e monossido di carbonio, per collegare la loro distribuzione spaziale alle mappe ad alta risoluzione della temperatura dell’aria – spiega Andrea Gaiardo, ricercatore dell’unità Mtsd presso il Center for Sensors & Devices di Fondazione Bruno Kessler. – stiamo per realizzare una campagna di misurazione usando i nostri sensori mobili, per vedere se potranno essere utilizzati per generare una mappa degli inquinanti atmosferici a grana fine e ad alta risoluzione, sia spazialmente che temporalmente”.
