Quello dell’inquinamento atmosferico e del suo impatto sulla salute umana è uno dei problemi più importanti che la società contemporanea deve affrontare. Il principale obiettivo del progetto è infatti lo sviluppo e il test di nuove metodologie per la fornitura di prodotti satellitari avanzati per la valutazione della qualità dell’aria dallo spazio. In particolare, il progetto si propone di capitalizzare l’informazione contenuta nei dati iperspettrali acquisiti da PRISMA per ricavare informazioni qualitative e quantitative sul carico di particolato atmosferico e sulla sua tipologia (composizione chimica) in area urbana, discriminando quindi il particolato ‘inquinante’ di origine antropica da quello invece di origine naturale. Questa informazione è chiave per comprendere l’impatto della composizione chimica del particolato atmosferico su ambiente e salute.
Gli algoritmi di rete neurale, o più in generale di intelligenza artificiale, hanno delle potenzialità enormi nel telerilevamento satellitare perché riescono a individuare nei dati delle relazioni tra ingresso (misure radiometriche) e uscita (quantità chimico-fisiche) anche molto deboli e fortemente non lineari. D’altra parte questi modelli matematici non vanno utilizzati, come a volte succede, con un approccio black-box, senza avere cioè consapevolezza dei meccanismi fisici che ne determinano i parametri caratteristici. Per questo la loro progettazione deve essere affiancata all’utilizzo di modelli chimico-fisici che possano guidare nella scelta delle architetture e nella corretta esecuzione delle fasi di addestramento. A tal fine, quindi, il progetto proposto utilizzerà una serie di modelli chimico-fisici e database allo stato dell’arte nel settore. In particolare verranno collezionate e archiviate simulazioni dei campi di aerosol con speciazione chimica fornita dal servizio Europeo Copernicus Atmospheric Monitorng Service (CAMS). A valle della simulazione dei campi di aerosol, si provvederà all’applicazione di un pacchetto software di post-processamento (FlexAOD) utile al calcolo delle proprietà ottiche del particolato a partire da singoli profili di aerosol simulati. Infine un modello di trasferimento radiativo (per es. Libradtran o 6S) utilizzerà i parametri ottici dei costituenti dell’aerosol ottenuti in precedenza per simulare le radianze e riflettanze misurate da PRISMA alla sommità dell’atmosfera e corrispondenti alle specifiche ‘scene’ generate dalle simulazioni modellistiche nei passi precedenti. È da osservare che il database generato avrà copertura globale, garantendo l’applicabilità degli algoritmi che verranno sviluppati anche al di fuori delle aree di test previste nel progetto.
Le tipologie di aerosol che si intende riuscire a identificare e quantificare negli algoritmi del progetto sono: particolato inorganico, particolato organico, carbonio elementare, polveri minerali, sale marino. Tale lista preliminare potrà essere rivista e arricchita in fase di realizzazione. Le specie chimiche elencate corrispondono a quelle che vengono normalmente simulate nei modelli di chimica e trasporto e/o stimate attraverso analisi chimiche dei campioni di particolato. Una differenza marcata con gli algoritmi satellitari attualmente disponibili risiede proprio nella tipologia di specie chimiche di aerosol che si andranno a classificare. Nei prodotti disponibili per le varie piattaforme satellitari gli aerosol vengono infatti solitamente distinti in ‘miscele’ predefinite delle specie chimiche suddette (es. aerosol continentale, marino, desertico, urbano, ecc.), rendendo difficoltoso il confronto diretto con i modelli e con le stime da campioni in-situ.
