Development of a Data-Driven Surrogate Model for Street-Scale Prediction of NOx Passive Scalar Concentrations in the San Salvario District of Turin

Negli ultimi anni, l’inquinamento atmosferico urbano è diventato uno degli aspetti chiave per la salute umana e ambientale nelle aree urbane. Sin dagli anni ’80, l’Unione Europea ha implementato politiche per la qualità dell’aria che hanno contribuito a una sostanziale riduzione della maggior parte degli inquinanti atmosferici nel corso dei decenni. L’aria pulita è essenziale per la nostra salute e per l’ambiente. Tuttavia, a causa delle attività umane che generano emissioni inquinanti, la qualità dell’aria è notevolmente peggiorata. Le fonti principali di queste emissioni sono l’industria, la produzione di energia, il riscaldamento domestico, l’agricoltura e i trasporti. L’inquinamento atmosferico rappresenta il principale problema ambientale per la salute nell’UE. È responsabile di gravi patologie come asma, malattie cardiovascolari e tumori polmonari, colpendo in particolare le fasce più vulnerabili della popolazione. Inoltre, danneggia l’ambiente e gli ecosistemi attraverso l’eccesso di inquinamento da azoto e le piogge acide. Ha anche un impatto economico rilevante, causando giornate lavorative perse e costi sanitari elevati. Secondo i dati dell’Agenzia Europea per l’Ambiente, ogni anno si registrano 240.000 morti premature causate dal particolato fine, con un costo economico annuo che varia tra 231 e 853 miliardi di euro. Per affrontare l’inquinamento atmosferico e realizzare la visione dell’UE di inquinamento zero entro il 2050, è stata definita una politica articolata su tre pilastri: standard di qualità dell’aria ambiente, riduzione delle emissioni inquinanti e limiti di emissione per le principali fonti. Tuttavia, la sfida per la qualità dell’aria è ancora lontana dall’essere risolta. Sebbene il numero di persone esposte a livelli dannosi di inquinamento sia diminuito in modo significativo, si registrano ancora superamenti persistenti rispetto ai limiti raccomandati dall’Organizzazione Mondiale della Sanità per diversi inquinanti. Ciò è particolarmente evidente nella Pianura Padana, nel nord Italia, dove città come Torino e Milano risultano tra le più inquinate d’Europa. Per molti anni, in quasi tutte le città europee e nordamericane, la caratterizzazione dei livelli di inquinamento atmosferico urbano si è basata principalmente su misurazioni dirette della concentrazione delle diverse specie inquinanti. Tuttavia, sebbene queste misurazioni forniscano informazioni puntuali sui livelli di inquinamento, non restituiscono un quadro esaustivo della distribuzione spaziale dell’inquinamento né consentono di valutare l’impatto di un nuovo piano del traffico. Per questo motivo, negli ultimi dieci anni le autorità pubbliche hanno adottato sempre più frequentemente modelli di dispersione degli inquinanti per integrare le informazioni fornite dalle reti di monitoraggio. Il team del LMFA (Laboratoire de Mécanique des Fluides et d’Acoustique) dell’École Centrale de Lyon ha svolto un lavoro eccellente nello sviluppo di SIRANE, un modello di dispersione urbana concepito per simulare la diffusione di inquinanti emessi da sorgenti lineari (come il traffico) e puntiformi (come i camini) su scala di quartiere. Il modello è già stato testato e validato confrontandolo con misurazioni reali, ma richiede tempi di calcolo considerevoli per simulazioni di lunga durata. Questa tesi si propone di sviluppare strumenti statistici per la previsione delle concentrazioni di inquinanti a livello stradale in condizioni meteorologiche variabili, con l’obiettivo di creare un modello rapido e generico per previsi