Lo strato di ozono si sta riprendendo – un successo iniziato 40 anni fa con la Convenzione di Vienna. Anche la misurazione globale delle sostanze che riducono lo strato di ozono è decisiva per il successo.
Il 22 marzo ricorre il quarantesimo anniversario della Convenzione di Vienna per la protezione dello strato di ozono. Questo accordo internazionale ha gettato le basi per la protezione globale dello strato di ozono stratosferico nel 1985 e ha costituito la base per il successivo Protocollo di Montreal, che disciplina l’eliminazione graduale delle sostanze che riducono lo strato di ozono, come i clorofluorocarburi (CFC). Grazie al monitoraggio scientifico e all’azione politica in corso, lo strato di ozono si è ora ristabilito.
Jungfraujoch – Il faro delle stazioni di misurazione in tutto il mondo
Da 25 anni i ricercatori dell’Empa misurano le sostanze che riducono lo strato di ozono e i gas serra sullo Jungfraujoch. Tuttavia, un programma di misurazione globale è stato istituito già nel 1978, ancor prima della scoperta del buco nell’ozono. Oggi la stazione di ricerca in alta quota sullo Jungfraujoch fa parte della rete internazionale «Advanced Global Atmospheric Gases Experiment» (AGAGE), che comprende più di dieci stazioni di misurazione in tutto il mondo. «Complessivamente rileviamo circa 50 diversi gas traccianti, dalle sostanze che riducono lo strato di ozono ai gas serra puri. Le misurazioni continue sono decisive per comprendere l’evoluzione di queste sostanze nell’atmosfera e per stimare le quantità rilasciate dalle attività umane», afferma Stefan Reimann, scienziato atmosferico dell’Empa.
Sullo Jungfraujoch, i ricercatori dell’Empa sono interessati a due tipi di masse d’aria: da un lato, l’aria pulita, poco influenzata dalle emissioni europee, che proviene, ad esempio, dall’Atlantico. Serve come riferimento per l’inquinamento di fondo nell’emisfero settentrionale e mostra le tendenze globali degli idrocarburi alogenati. Dall’altro, la stazione di misurazione in alta quota raggiunge anche l’aria inquinata a livello regionale, rendendo visibili le emissioni di singole regioni o paesi. Secondo Martin Vollmer, ricercatore dell’Empa, un tipico esempio sono i forti venti meridionali, noti in Svizzera come Föhn. «In queste condizioni atmosferiche, l’aria proveniente dalla Pianura Padana, altamente industrializzata e densamente popolata nel nord Italia, arriva fino allo Jungfraujoch. Queste masse d’aria spesso contengono molti inquinanti, che analizziamo in dettaglio per comprenderne meglio le fonti e la distribuzione.»
Ruolo chiave nella scoperta di nuove sostanze che riducono lo strato di ozono
Oltre al monitoraggio delle sostanze conosciute, lo Jungfraujoch svolge un ruolo chiave nella scoperta di nuovi composti che riducono lo strato di ozono e di altri composti alogenati che influenzano il clima. Ad esempio, la stazione di monitoraggio in alta quota ha misurato per la prima volta anestetici alogenati e molti nuovi idrofluorocarburi (HFC), che ora sono regolamentati in un’estensione del Protocollo di Montreal. Inoltre, i ricercatori dell’Empa sono stati in grado di individuare nuovi sostituti dei CFC vietati, le cosiddette idrofluorolefine (HFO). Inoltre, sono stati in grado di rilevare, per la prima volta al mondo, sostanze che vengono rilasciate nell’atmosfera esclusivamente come sottoprodotti dei processi di produzione industriale. «Poiché alcune di queste sostanze danneggiano anche lo strato di ozono, le nostre misurazioni ci aiutano a individuare potenziali lacune nel Protocollo di Montreal e a garantirne l’efficacia a lungo termine», spiega Reimann.
Per la scoperta di nuove sostanze è essenziale un monitoraggio continuo. Non appena i ricercatori dell’Empa considerano rilevante un nuovo composto, esso viene inserito nella rete AGAGE e in altri programmi di misurazione. «Per le nuove sostanze, l’inquinamento è spesso raro all’inizio. Solo quando entrano regolarmente nell’atmosfera è possibile rilevare le emissioni più grandi e le loro fonti», afferma Alina Begley, una studentessa post-dottorato dell’Empa che individua nuove sostanze che riducono lo strato di ozono. «Quando, ad esempio, l’idrofluorolefina HFO-1234yf è stata rilevata per la prima volta nel 2011, la concentrazione era ancora molto bassa. Oggi è il componente refrigerante più utilizzato al mondo nei sistemi di condizionamento dell’aria delle automobili.»
Calibrazione per la rete globale di misurazione
Il cuore della stazione di ricerca sullo Jungfraujoch è il sistema di misurazione «Medusa», uno spettrometro di massa gascromatografico sviluppato appositamente per la rete AGAGE, che misura automaticamente numerosi gas in tracce nell’atmosfera. Per determinare con precisione anche le più piccole concentrazioni di sostanze che riducono lo strato di ozono, sono essenziali procedure di calibrazione standardizzate. A tal fine, il ricercatore dell’Empa Vollmer utilizza aria pulita di riferimento fornita dallo Scripps Institution of Oceanography in California. «In questo modo calibriamo tutti gli strumenti di misura della rete per rilevare con precisione anche concentrazioni estremamente basse, fino a un miliardesimo della concentrazione di CO2».
