Agriculture Impact On Italian Air
AgrImOnIA – Agriculture Impact On Italian Air – è un progetto di ricerca scientifica ideato e coordinato dall’Università di Bergamo in partenariato con l’Università degli Studi Milano-Bicocca, l’Università degli Studi di Torino, Leibniz University Hannover, promosso e finanziato da Fondazione Cariplo nell’ambito dell’iniziativa “Data Science for Science and Society”.
Il progetto ha lo scopo di approfondire il ruolo e l’impatto del settore agricolo sulla qualità dell’aria in Italia con un particolare focus sulla regione Lombardia. I risultati verranno elaborati utilizzando metodi avanzati di data science pertinenti la geo-statistica e il machine learning.
Il nome del progetto trae ispirazione dall’agrimonia eupatoria, una pianta dal fiore giallo a 5 petali che cresce sia in zone montane che in quelle dal clima mediterraneo.
Il progetto Agrimonia
Il contesto
La Lombardia conta circa 10 milioni di abitanti ed è la prima regione italiana per produzione agricola. Si conta in media un suino ogni 2,5 abitanti e un bovino ogni 6,7 abitanti. Esiste un ampio consenso scientifico sul fatto che le attività agricole siano responsabili di circa il 97% delle emissioni di ammoniaca. Dopo alcune reazioni chimiche in atmosfera, l’ammoniaca si trasforma principalmente in particolato atmosferico (noto come PM10 e PM2.5), uno degli inquinanti più nocivi per la salute umana. Studi epidemiologici stimano che l’impatto del PM2.5 sulla mortalità in Lombardia sia pari a circa 164 morti ogni 100mila abitanti.
La Lombardia, e in generale l’intera Pianura Padana, risulta essere una delle aree più inquinate d’Europa, con alti livelli di inquinamento dovuti all’elevata antropizzazione e industrializzazione (anche agricola) del territorio, e alla particolare conformazione geografica. Le Alpi, infatti, formano una barriera naturale che limita la circolazione dell’aria e quindi la dispersione degli inquinanti.
Abstract
Usando tecniche di data science, verranno implementati modelli statistici spazio-temporali e metodi di machine learning per capire il ruolo e l’impatto che l’agricoltura ha (in termini di emissioni di ammoniaca) sulla qualità dell’aria e sulle concentrazioni di polveri sottili (PM10 e PM2.5), tenendo conto delle condizioni climatiche e della struttura geografica della regione Lombardia.
Le tecniche proposte verranno validate in due casi studio.
Caso studio 1: il ruolo del lockdown
E’ noto che durante il lockdown, introdotto in Italia nel 2020 per ridurre la diffusione di COVID-19, le emissioni da traffico veicolare si sono notevolmente ridotte. Al contempo le emissioni legate al settore agricolo non hanno subito modifiche sostanziali. Di conseguenza durante il periodo del lockdown si sono osservati miglioramenti in termini di concentrazioni di inquinanti in atmosfera. Tuttavia queste variazioni non sono state uniformi per tutti gli inquinanti e per tutte le zone della Lombardia. Grazie a questo caso studio sarà possibile capire se le tecniche proposte nel progetto sono in grado di cogliere e separare il reale effetto dell’agricoltura e del traffico sull’inquinamento atmosferico, usando l’esperimento naturale rappresentato dal lockdown.
Caso studio 2: il ruolo del clima e della geografia
Uno studio scientifico (Raffaelli et al. 2020) stabilisce che se la Pianura Padana avesse le stesse condizioni meteorologiche tipiche dell’Europa centro-settentrionale le concentrazioni di PM10 si ridurrebbero del 60% (a parità di livelli emissivi). Questo significa che le particolari condizioni climatiche della Pianura Padana non favoriscono la dispersione degli inquinanti che quindi permangono in atmosfera dando origine ad alti livelli di inquinamento. Il progetto si pone l’obiettivo di approfondire questo aspetto confrontando la regione Lombardia con lo stato federato della Bassa Sassonia: due territori con condizioni climatiche e conformazione geografica molto diversi ma con una struttura economico-produttiva comparabile. Questo caso studio permetterà quindi di verificare se le tecniche proposte nel progetto siano in grado di evidenziare il ruolo del clima e della geografia sulle concentrazioni di polveri sottili.
Il progetto in numeri
18
mesi
Durata del progetto
7
moduli operativi
Struttura del progetto
117.915
euro
Budget complessivo
4
partner
Università degli Studi di Bergamo
Leibniz University Hannover
Università degli Studi Milano -Bicocca
Università degli Studi di Torino.
Obiettivi
Obiettivi di ricerca
AgrImOnIA ha come obiettivo principale quello di quantificare la relazione esistente tra agricoltura e qualità dell’aria nella regione Lombardia a livello locale. A tal fine verranno implementati modelli statistici e metodi di machine learning che verranno applicati su un data set di grandi dimensioni, cioè su un data set che sarà il risultato di un processo di selezione, acquisizione, integrazione e armonizzazione di dati provenienti da fonti diverse. L’output finale sarà rappresentato da mappe, ad alta risoluzione nello spazio e nel tempo, in grado di mostrare l’impatto del settore agricolo sulle concentrazioni di PM.
Tramite analisi di scenario verrà stimato l’effetto atteso sulle concentrazioni di polveri sottili sotto l’ipotesi di riduzione delle emissioni prodotte dal settore agricolo. Uno scenario potrebbe ipotizzare ad esempio una gestione efficiente del letame, oppure un utilizzo maggiore di tecniche di agricoltura biologica.
Obiettivi di comunicazione
AgrImOnIA si pone l’obiettivo di informare, sensibilizzare e migliorare la consapevolezza, a livello locale, nazionale e internazionale, sul ruolo e sull’impatto che il settore agricolo ha sulla qualità dell’aria, e sul ruolo che la data science.
AgrImOnIA nasce come progetto citizen science oriented e open-access e quindi intende coinvolgere tutti i diversi attori sociali, dalla comunità scientifica ai cittadini.
"È un progetto molto interessante perché applica i modelli statistici a un tema che ha un forte impatto sulla società, il tema della qualità dell’aria. Si pensa spesso che la qualità dell’aria dipenda solamente dai grandi impianti industriali e dal traffico, ma così non è. Il settore agricolo ha un ruolo fondamentale.”
Questo video è la presentazione del progetto Agrimonia – Agriculture Impact on Italian Air – attraverso la testimonianza diretta di alcuni membri del progetto, Prof. Alessandro Fassò, Prof.ssa Michela Cameletti e Ing. Jacopo Rodeschini. In questo racconto, a partire dal contesto, sono presentati gli obiettivi, le azioni e i casi studio che caratterizzano il progetto.
