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Correlazione inversa fra PM10 e temperature


Articolo postato il: 17/12/2012
Autore: Enrico Engelmann

In questa semplice analisi abbiamo voluto valutare che tipo di rapporto è possibile riscontrare fra la temperatura ambientale esterna e la concentrazione del PM10 nell'aria, e se tale rapporto può fornire qualche informazione riguardo al contributo dei riscaldamenti all'inquinamento da polveri sottili.
Per prima cosa si è perciò calcolata la media su tre anni (dal 2009 al 2011) della concentrazione giornaliera del PM10. Ciò per minimizzare l'effetto di eventi atmosferici variabili da anno ad annno quali pioggia e vento. Il grafico ottenuto è il seguente:

Concentrazioni giornaliere di pm10 a Milano mediate su tre anni 2009 2010 e 2011

Per ogni mese è stata poi calcolata la media mensile.
Per quanto riguarda le temperature, si è fatto riferimento a quelle fornite dal sito ilMeteo.it: Clima Milano - Medie climatichePoichè l'andamento della temperature medie è inverso rispetto a quello delle concentrazioni del pm10, l'ipotesi da testare era quella di una correlazione inversa. D'altro canto, siccome il vero valore della temperatura è quello in K, ma quello che interessa è la variazione intorno ai valori che si incontrano normalemente, si è deciso di prendere come variabile la differenza fra la temperatura mensile media massima e quella di ogni dato mese, dove come temperatura media mensile si è presa semplicemente la media fra la temperatura minima media mensile e la temperatura massima media mensile.
Si è assunto quindi che la concentrazione mensile media del PM10 sia descrivibile mediante un funzione del tipo
PM10 = a * (T media max - T media) + c
dove a è una costante moltiplicativa e c una costante additiva, entrambe da determinare tramite fitting dei dati.
La seguente tabella riassume tutti i dati salienti:

Analisi del rapporto fra temepratura media mensile e concentrazione di pm10 a Milano

La colonna "Delta T" indica appunto, mese per mese lo scostamento della temperatura media mensile da quella di Luglio, mese in cui essa raggiunge il suo massimo.
La colonna Fit indica i valori che si ottengono cercando di riprodurre le concentrazioni di PM10 osservate mediante l'equazione sopra riportata.
La colonna Chi^2 è data da ((pm10 reale - pm10 fittato)^2)/pm10 fittato.
Per il fit si è utilizzato il risolutore incluso in Excel. Si è richiesto di minimizzare la somma della colonna Chi^2 variando a e c.
Quello che si è trovato è un fit che descrive bene i dati, in particolare considerando le molte variabili che potrebbero interferire e che non sono state considerate (ventosità, precipitazioni, neve, inversioni termiche etc...).

Fit della concentrazione di PM10 in funzione della temperatura

Corrispondentemente, anche la correlazione fra concentrazione media mesile di pm10 e differenza rispetto alla temperatura media mensile massima è alta: 0,93.
Questi dati rappresentano un chiaro indizio a favore del fatto che l'inquinamento da polveri sottili dipenda in maniera notevole dai riscaldamenti, dato che anche l'andamento di questi è legato alle temperature, mentre le altre possibili sorgenti, in particolare il traffico veicolare, non lo sono (o sicuramente non lo sono in maniera così marcata).
Dai risultati ottenuti è anche possibile ottenere una stima indiziaria dell'apporto quantitativo dei caloriferi all'inquinamento.
Dato che c corrisponde alla concentrazione di pm10 nel mese più caldo, quando ovviamente i caloriferi non sono accesi, si potrebbe assumere il suo valore come pm10 di fondo, ovvero come il pm10 dovuto a tutte le altre cause (traffico, cantieri, agricoltura, forni a legna delle pizzerie, particelle liberate nell'atmosfera dalle piante, etc...). Allora per ogni mese, l' eccesso rispetto a tale valore, ovvero la parte che varia con la temperatura, potrebbe essere attribuito approssimativamente ai riscaldamenti. Per tenere però conto del fatto che il fit è un'approssimazione matematica e che comunque sono presenti delle incertezze, per andare più sul sicuro prendiamo come fondo la media dei valori del pm10 per Giugno, Luglio e Agosto, mesi durante i quali tutti i sistemi di riscaldamento (compresi i caminetti privati) dovrebbero essere spenti.
Allora la differenza tra la concentrazione media mensile di pm10 e tale valore (pari quasi esattamente a 25 microgrammi per metro cubo) può essere presa come stima della parte di pm10 dovuta ai riscaldamenti (colonna PM10 Riscadamento) (Nota: a causa del modo in cui è stato calcolato il valore di base, in Luglio e Agosto i valori risultavano negativi, cosa ovviamente senza senso. Sono perciò stati portati a 0). La colonna PM10 % Riscaldamento indica la stessa cosa, ma in percentuale.
Si vede bene come, secondo tale analisi, nei mesi in cui l'inquinamento da polveri sottili è mediamente sopra la soglia massima consentita (50 microgrammi per metro cubo) il riscaldamento è di gran lunga la fonte principale.
Su scala annua esso risulta responsabile di quasi la metà delle polveri sottili totali. Se però si considerano solo i giorni in cui sono accesi i riscaldamenti (15 Ottobre - 15 Aprile) la percentuale sale quasi al 60%. I picchi si toccano nei mesi più freddi (e anche più critici per l'inquinamento), ovvero Gennaio e Febbraio, in cui i riscaldamenti sarebbero responsabili di due terzi dell'inquinamento da polveri sottili.
Questo spiegherebbe bene perchè i blocchi della circolazione privata si sono sempre rivelati del tutto inutili a ridurre le concentrazioni di polveri sottili (ad esempio Blocco del 9 e 10 Dicembre: effetti nulli).
Benchè la presente analisi non rappresenti una prova (correlazione non vuole per forza dire rapporto di causa effetto), sarebbe bene che un'amministrazione seria e ragionevole tenesse conto di questi semplici conti, che hanno il pregio di essere basati su dati solidi e conti molto semplici e chiari. Del resto, la tesi opposta, ovvero che la colpa dell'inquinamento è da attribuire in primis al traffico privato, non ha proprio nulla che la sostenga. Anzi, tutte le evidenze sperimentali indicano che agendo sul traffico privato, automobili in primis, ma anche moto, l'effetto è al di sotto della soglia delle fluttuazioni casuali. In altre parole, l'effetto è nullo.
Considerando i costi e i disagi che ogni volta causano ai cittafini blocchi e limitazioni della circolazione privata, si può proprio dire che sarebbe ora di cambiare rotta!

Per prevenire infine l'obiezione che in Agosto anche il traffico cala di molto, faccio notare che fra Agosto e Luglio (ma anche Giugno), non c'è quasi nessuna differenza a livello di concentrazioni di PM10. Una prova in più che il traffico veicolare privato è una fonte del tutto secondaria.



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