Modellazione stocastica della dinamica del contenuto di inquinanti in atmosfera = Stochastic modelling of the atmospheric pollution dynamics

L’inquinamento atmosferico risulta essere un problema sempre più attuale. L’importanza è data dal fatto che si stima una maggiore correlazione tra qualità dell’aria e condizioni di salute dei cittadini. Successivamente, l’obiettivo del lavoro di tesi è stato quello di cercare di capire se fosse possibile trattare l’andamento delle concentrazioni in atmosfera come se fosse un segnale che tende a crescere fino ad arrivare ad un valore asintotico dato dal rapporto di un termine di immissione diviso un termine di uscita per poi essere casualmente abbattuto a causa di eventi meteorologi che provocano la diminuzione stessa delle concentrazioni. Si tende, dunque, a studiare il sistema dinamico come se fosse caratterizzato da una equazione stocastica il cui componente aleatorio risponde ad un rumore di tipo White Shoot Noise e,infine, si vuole cercare una soluzione analitica della funzione densità d probabilità che approssimi in maniera soddisfacente la pdf della serie storica. Analizzando il processo si vede come le concentrazioni degli inquinanti risultano nettamente in controfase rispetto all’altezza dello strato di rimescolamento del Planetary Boundary Layer (PBLH). Ciò è spiegato anche da uno specifico modello preso in considerazione, ovvero il modello Box, in cui appare evidente che se l’immissione in atmosfera si disperde in un volume più ampio la concentrazione risulta essere minore. Il PBLH, inoltre, risulta essere funzione della radiazione solare incidente e per questo motivo risulta più alto nei mesi estivi piuttosto di quelli invernali. Ciò causa che le concentrazioni in estate sono minori di quelle estive. Studiando le percentuali di immissioni per fonte inquinante nella città di Torino e constatando che i riscaldamenti invernali impattano solo per piccolissima parte (7% PM10 e 14% NOx) sulle immissioni totali, si è deciso di prendere in considerazione la massa del generico inquinante data dal prodotto della concentrazione per il PBLH per la superficie della città di Torino, andando a perdere quella stagionalità tipica dell’andamento delle concentrazioni. Ciò risulta essere in accordo con una delle ipotesi fondamentali del modello Box, ovvero quella di perfetta miscelazione dell’inquinante nel volume di controllo. I parametri sono stati stimati a partire dalla serie storica della massa dell’inquinante di riferimento e delle condizioni meteorologiche presenti nella città di Torino. I risultati della funzione densità di probabilità trovata analiticamente non si discostano troppo da quelli reali per quanto riguarda i PM10. Risultati leggermente peggiori si sono avuti invece per NOx.