Vulnerabiltà dell'atmosfera urbana al rilascio di sostanze tossiche aeriformi: problemi inversi e disposizione ottimale di sensori = Vulnerability of the urban atmosphere to the release of airborne toxic substances: inverse problems and optimal arrangement of sensors

Lo studio della dispersione di sostanze inquinanti nell'atmosfera urbana è un tema complesso, dipendente da una notevole quantità di fattori e che restituisce un'ampia gamma di scenari. Con l'utilizzo della teoria delle reti complesse e della metrica della centralità, è stato possibile definire la pericolosità e la vulnerabilità al rilascio di sostanze inquinanti dei quartieri delle città di Firenze, Parigi, New York e Lione. I risultati ottenuti sono stati analizzati per comprendere la relazione tra la centralità, diretta e inversa, e le caratteristiche dell'ambiente urbano. Da tale analisi risulta che la topologia degli ambienti urbani riveste un ruolo più importante rispetto alle caratteristiche geometriche delle strade nel fenomeno di dispersione. La seconda parte della tesi è dedicata alla trattazione del problema inverso. L'attenzione è posta sull'individuazione della posizione della sorgente, che si ipotizza essere unica, e sull'identificazione del migliore insieme di nodi in cui posizionare i misuratori di qualità dell'aria. Il modello risulta molto versatile in quanto si sviluppa a partire da una sola matrice dipendente dai dati restituiti dal modello di dispersione che può essere scelto dall'utilizzatore. Per l'identificazione del miglior insieme di nodi ricettori, è stata creata una nuova metrica che permette di quantificare l'incertezza legata all'individuazione della posizione della sorgente e l'ampiezza dell'area di controllo di tale insieme. Sono stati simulati molteplici scenari, con singola e multipla direzione di incidenza del vento rispetto l'asse principale della rete urbana. I risultati ottenuti dalle simulazioni numeriche confermano l'efficienza e l'adeguatezza della metrica proposta in relazione al problema inverso studiato.