Meteo, clima e qualità dell’aria a Città del Messico

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di Luisa T. Molina1, Benjamin de Foy2, Oscar Vázquez Martínez3 e Víctor Hugo Páramo Figueroa3

L’area metropolitana di Città del Messico è una delle più grandi megalopoli del mondo. Si stima che 20 milioni di persone vivano in questo agglomerato, costruito sul nido secco del lago Texcoco e dei suoi dintorni. Questo bacino continentale, ad un’altitudine di 2.240 metri, è circondato da montagne e vulcani su tre lati, con un’apertura a sud-est, e si estende verso nord fino all’altopiano messicano. L’area metropolitana di Città del Messico, che ha un diametro di circa 50 km e un margine di espansione limitato, è densamente popolata e concentra anche un gran numero di attività commerciali e industriali (Figura 1). Rappresenta circa il 20% della popolazione messicana e il 9% delle emissioni di gas a effetto serra del Messico, rilasciando 60 milioni di tonnellate di biossido di carbonio equivalente nell’atmosfera ogni anno.

Figura 1 – Antenna di Città del Messico

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Gestione della qualità dell’aria: Strategie e prospettive
Per tutto il XX secolo, Città del Messico ha sperimentato un aumento molto grande della popolazione e una rapida urbanizzazione, drenando popolazioni da altre parti del paese, mentre l’industrializzazione stimolava la crescita economica (Figura 2). La crescita della popolazione, l’aumento dell’uso dei veicoli a motore e la crescente industrializzazione, combinati con la posizione a scodella dell’area e l’intensa radiazione solare, hanno portato a problemi acuti di qualità dell’aria che coinvolgono inquinanti primari e secondari. La creazione di una rete automatizzata di monitoraggio della qualità dell’aria alla fine degli anni ’80 ha rivelato alte concentrazioni dei principali inquinanti: piombo, monossido di carbonio, biossido di azoto, biossido di zolfo, ozono e particolato. Le concentrazioni di ozono hanno superato gli standard di qualità dell’aria accettati più di nove giorni su dieci, raggiungendo 300 parti per miliardo (circa tre volte lo standard accettato) per 40-50 giorni all’anno, rendendo Città del Messico una delle città più inquinate del mondo (Molina e Molina, 2002).

view Figura 2 – Mappa topografica dell’area metropolitana di Città del Messico che mostra l’espansione urbana

Sia il governo messicano che i cittadini di Città del Messico hanno riconosciuto, dalla metà degli anni ’80, che l’inquinamento dell’aria era un grande problema ambientale e sociale. Gli anni ’90 hanno visto l’attuazione di programmi di gestione della qualità dell’aria di grande successo, tra cui l’introduzione della benzina senza piombo e delle marmitte catalitiche sui veicoli, la riduzione dello zolfo nel carburante diesel, la sostituzione del gas naturale con l’olio combustibile nelle fabbriche e nelle centrali elettriche, e la riformulazione del gas di petrolio liquefatto usato per il riscaldamento e la cottura. Il governo ha anche rafforzato il programma di ispezione e manutenzione dei veicoli in un sistema centralizzato, con ispezioni più frequenti dei veicoli più inquinanti per incoraggiare il rinnovo della flotta. Inoltre, le “giornate senza auto” (Hoy no circula) decretate una volta alla settimana per i veicoli privati, ad eccezione dei veicoli poco inquinanti, hanno contribuito a modernizzare la flotta.

Come risultato di queste misure normative e degli sviluppi tecnici, le concentrazioni dei principali inquinanti sono diminuite negli ultimi 10 anni, nonostante il continuo aumento della popolazione e delle attività economiche (Figura 3). A Città del Messico, tuttavia, i livelli di particolato e di ozono nell’aria rimangono al di sopra dei valori ammissibili raccomandati dall’Organizzazione Mondiale della Sanità.

graph Figura 3 – Cambiamenti nella popolazione, parco veicoli, consumo di energia e concentrazione di ozono nell’area metropolitana di Città del Messico (1990-2006)
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La Commissione Metropolitana per l’Ambiente (MAC), un organismo inter-agenzia in cui sono rappresentate le autorità responsabili delle questioni ambientali nel governo federale, lo stato del Messico e il distretto federale, è stato creato a metà degli anni novanta per coordinare le politiche e i programmi attuati nell’area metropolitana. L’attuale programma di gestione della qualità dell’aria – PROAIRE 2002-2010 – prevede l’attuazione di una serie di nuove misure per migliorare ulteriormente la qualità dell’aria e richiede lo sviluppo della rete di osservazione per ottenere un inventario più accurato delle emissioni nell’area metropolitana di Città del Messico (Molina e Molina 2002; CAM 2002). Una vasta campagna di misurazione sul campo sostenuta dalla Commissione Metropolitana per l’Ambiente è stata effettuata nel 2003 (Molina et al. 2007), e nel 2006 Città del Messico è stata selezionata come caso di studio per MILAGRO (Megacity Initiative: Local And Global Research Observation), un programma internazionale per studiare le emissioni delle megalopoli (Molina et al. 2008). Questi studi sul campo hanno fornito set di dati dettagliati per aggiornare e perfezionare l’inventario delle emissioni e per descrivere meglio la chimica e i processi di dispersione e trasporto degli inquinanti rilasciati nell’atmosfera dell’area metropolitana di Città del Messico, così come i loro impatti regionali e globali.
Il programma PROAIRE 2002-2010 si applica in particolare al settore dei trasporti, la principale fonte di inquinanti atmosferici nell’area metropolitana di Città del Messico. Città del Messico ha recentemente adottato un sistema di autobus ad alta velocità originariamente progettato per Curitiba (Brasile) e applicato con successo a Bogotà (Colombia), dove gli autobus a bassa emissione e ad alta capacità sono stati privilegiati per il traffico urbano. Uno studio più recente dei ricercatori dell’Istituto Nazionale di Ecologia del Ministero dell’Ambiente e delle Risorse Naturali del Messico ha scoperto che l’esposizione dei pendolari al monossido di carbonio, agli idrocarburi e al particolato è stata ridotta di circa il 50% quando i tradizionali minibus da 22 posti alimentati a benzina sono stati sostituiti da moderni autobus a diesel (Metrobus) che operano in aree dedicate o riservate (Wohrnschimmel et al., 2008). Lo studio ha corroborato i risultati di Bogotà che il sistema di transito rapido degli autobus potrebbe ridurre le emissioni di gas serra, l’esposizione dei pendolari a queste emissioni e il tempo di viaggio allo stesso tempo.
Il governo ha anche intensificato gli sforzi per coinvolgere il pubblico e le varie parti interessate. Le informazioni sulla qualità dell’aria e le nuove iniziative sono disponibili su www.sma.df.gob.mx/simat/ e sono anche pubblicate sulla stampa.
Meteo
A parte l’inquinamento atmosferico, l’area metropolitana di Città del Messico ha un clima ideale, con una stagione fresca e secca da novembre a febbraio, seguita da una stagione calda e secca fino ad aprile e poi una stagione delle piogge da maggio a ottobre. Le temperature sono moderate e l’umidità è bassa. Nel bacino del Messico, protetto dalle montagne, i venti sono deboli, e durante la stagione fresca ci sono forti inversioni termiche in superficie che influenzano l’inquinamento dell’aria, con picchi dei principali inquinanti al mattino. La stagione calda è caratterizzata da una maggiore radiazione ultravioletta e, di conseguenza, da uno smog più frequente. Quando l’aria è più secca, gli aerosol sono presenti in maggiore quantità a causa della polvere e della combustione di biomassa. Infine, durante la stagione delle piogge, le concentrazioni di monossido di carbonio e di particolato di diametro inferiore a 10 micron (PM10) diminuiscono, mentre i livelli di ozono rimangono alti a causa dell’intensa attività fotochimica che precede gli acquazzoni pomeridiani. In altre parole, la qualità dell’aria è un problema per tutto l’anno. I venti deboli e le forti inversioni di temperatura durante la notte provocano alte concentrazioni di inquinanti primari al mattino e durante l’ora di punta. A queste basse latitudini (20°N), la forzatura sinottica è debole e il tempo nel bacino del Messico è fortemente influenzato dai venti catabatici. Una tipica circolazione atmosferica della stagione calda inizia con correnti discendenti a bassa intensità, seguite da una crescita molto rapida dello strato limite fino a massimi di 2-4 km nel primo pomeriggio. Un flusso attraverso i passi verso il bacino da sud-est genera una linea di convergenza attraverso l’area metropolitana di Città del Messico (Figura 4). È la tempistica di questo flusso che determina i massimi di ozono e le località in cui si osservano questi valori (de Foy et al., 2008).

figura Figura 4 – Modello concettuale della circolazione durante un giorno di stagione calda. I venti superficiali da nord incontrano il flusso nei passi da sud (rosso) per formare una linea di convergenza (rosa). Il mescolamento verticale aiuta a ventilare il bacino con venti occidentali in alto (blu). Immagine a colori naturali dello spettroradiometro MODIS proiettata su un modello topografico (scala verticale amplificata)

I venti deboli e lo spesso smog che caratterizzano l’area metropolitana di Città del Messico possono indurre l’osservatore a fare un parallelo con la situazione di Los Angeles. A Los Angeles, sistemi di alta pressione particolarmente stabili combinati con la subsidenza a livello superiore portano all’accumulo di inquinanti per diversi giorni e a intensi episodi di smog. Le simulazioni delle traiettorie delle particelle nell’area metropolitana di Città del Messico mostrano che la rapida crescita dello strato limite promuove una forte miscelazione verticale. Mentre la linea di convergenza si sposta verso nord-est, la massa d’aria viene evacuata dal bacino dai venti superiori. Il ricircolo degli inquinanti all’interno del bacino è quindi limitato, così come la loro persistenza di giorno in giorno. In effetti, l’area metropolitana di Città del Messico è più simile a Houston, dove una massa d’aria inquinata viene scaricata sul mare al mattino e riportata sulla città nel pomeriggio dalla brezza marina (Banta et al., 2005).
Dal punto di vista climatologico, le registrazioni centennali della temperatura dell’Osservatorio Meteorologico indicano un leggero raffreddamento durante la prima metà del XX secolo, seguito da un chiaro riscaldamento da 2 a 4°C fino ai giorni nostri. Anche la frequenza e la durata delle ondate di calore nell’area metropolitana di Città del Messico sono aumentate. Le simulazioni numeriche del cambiamento dell’uso del suolo suggeriscono che il 75% di questo riscaldamento può essere dovuto al fenomeno dell’isola di calore e il resto al cambiamento climatico. Questo microclima urbano potrebbe interagire con i venti catabatici e influenzare le correnti d’aria notturne e le brezze pomeridiane.
Il cambiamento delle precipitazioni nell’ultimo secolo è stato ancora più pronunciato di quello della temperatura (Figura 5). Le precipitazioni annuali registrate all’Osservatorio sono aumentate del 50%. Mentre all’inizio del 20° secolo gli eventi di pioggia estrema (più di 30 mm al giorno) si verificavano in media 0-3 giorni all’anno, negli ultimi decenni questa frequenza è aumentata a 5-10 giorni all’anno. Non è ancora chiaro fino a che punto questo sviluppo possa essere attribuito all’effetto isola di calore di Città del Messico da un lato e alle conseguenze del cambiamento climatico dall’altro.

graph Figura 5 – Evoluzione delle precipitazioni in un sito di osservatorio meteorologico nell’area metropolitana di Città del Messico

Piano d’azione sul cambiamento climatico
Il Piano d’azione sul cambiamento climatico per l’area metropolitana di Città del Messico (Acción Climática), progettato per il periodo 2008-2012, consiste in 26 misure di riduzione delle emissioni, 12 misure di adattamento e sei misure di informazione e sensibilizzazione, con un budget totale di quasi 6 miliardi di dollari.-Sostenuto dalla Banca Mondiale, il piano è stato sviluppato sulla base di un’analisi dei costi, dei benefici, dei vincoli e degli impatti, con la consultazione delle parti interessate e la costruzione del consenso tra 32 agenzie governative. L’obiettivo è quello di ridurre le emissioni di gas a effetto serra di 7 milioni di tonnellate equivalenti di biossido di carbonio tra il 2008 e il 2012 e di sviluppare un piano di adattamento per quel periodo.
Le principali misure di riduzione delle emissioni sono raggruppate in progetti di cattura del biogas e di gestione dei rifiuti. Le prossime misure più importanti nel settore dei trasporti sono il servizio pubblico di scuolabus, l’installazione di una nuova linea di metropolitana e 10 nuove linee di Metrobus, e la costruzione di corsie speciali. Queste misure sono completate dal rinnovo della flotta di taxi e di autobus di media capacità, da una serie di misure di ispezione e manutenzione dei veicoli e, infine, dalla modernizzazione e dal rinnovamento delle stazioni. Nel settore residenziale, l’illuminazione residenziale è molto conveniente. Misure complementari saranno prese nel settore residenziale per razionalizzare l’uso delle risorse energetiche e idriche e per introdurre politiche abitative sostenibili. Si farà anche uno sforzo per promuovere l’efficienza energetica attraverso progetti mirati per le agenzie e i servizi pubblici. Altri progetti includono la generazione di energia rinnovabile e la creazione di centri di riciclaggio. Per adattarsi all’aumento delle precipitazioni e alla frequenza degli eventi estremi, la gestione delle inondazioni sarà migliorata attraverso l’installazione di paratoie e sistemi di allarme. Saranno avviati progetti di sviluppo rurale che promuoveranno la conservazione del suolo e dell’acqua, la riforestazione e la protezione delle colture. Ci sono anche piani per monitorare le colture geneticamente modificate, promuovere l’agricoltura biologica, piantare specie forestali resistenti al clima e incoraggiare l’installazione di tetti verdi. L’adattamento all’aumento delle temperature si concentrerà sul telerilevamento e sul monitoraggio degli incendi boschivi e sulla creazione di un sistema di sorveglianza epidemiologica tra le popolazioni vulnerabili.
Nell’area dell’informazione e della consapevolezza, le autorità hanno iniziato un programma di educazione continua sul cambiamento climatico, programmi di informazione sull’efficienza energetica nelle abitazioni e sulla conservazione dell’acqua, campagne di sensibilizzazione pubblica e programmi di gestione integrata dei rifiuti. L’accento è posto sulla sensibilizzazione dei rischi e sulla promozione di misure di adattamento e di mitigazione.r Tra i risultati raggiunti finora c’è lo “standard solare” per i collettori solari utilizzati per la fornitura di acqua calda. Questa formula è già stata adottata per il 30% delle piscine (6.957 m2 di collettori) dove il tempo di ritorno energetico è di 18 mesi. Questo tipo di collettore sarà installato su 6.500 nuove case entro il 2012, e sarà adottato anche da alberghi e altri partner commerciali.
Il sistema Metrobus è un successo clamoroso, con uno dei più alti tassi di affluenza nel mondo-265.000 passeggeri al giorno. È anche il primo progetto ad essere parzialmente finanziato dalla vendita di riduzioni di emissioni. Per il periodo 2005-2007, c’è stata una riduzione di circa 67.400 tonnellate di biossido di carbonio equivalente, che è stato venduto per 281.600 euro. Saranno create nuove linee e introdotti 10 nuovi corridoi di traffico entro il 2012, con una riduzione di 369.500 tonnellate di anidride carbonica equivalente e un migliore ambiente urbano.

Urban Weather Research
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Chiesto di rafforzare le loro capacità di monitoraggio meteo e ambientale nelle aree urbane, I membri del WMO hanno istituito il programma Global Atmospheric Watch (GAW) nel 1999 per condurre ricerche sul tempo e l’ambiente urbano (GURME). Il progetto è stato spinto dalle sfide affrontate dai paesi con la crescente urbanizzazione e i problemi di inquinamento atmosferico associati.

Il progetto GURME ha fatto diversi passi per sostenere la ricerca in questo settore e per promuovere la sua applicazione. Gli esempi includono:

– Lo studio dei meccanismi di formazione dell’inquinamento atmosferico locale;
– Lo studio del fenomeno dell’isola di calore;
– La progettazione, la realizzazione e lo sviluppo di reti di osservazione del tempo e dell’inquinamento atmosferico;
– La creazione di sistemi e servizi di modellazione e previsione della qualità dell’aria;
– Formazione e sviluppo delle capacità nella modellazione e nella previsione della qualità dell’aria;
– Studio dell’impatto delle aree urbane sulla qualità dell’aria regionale;
– Creazione di sistemi di comunicazione basati su Internet per allertare le autorità e il pubblico in generale su condizioni meteorologiche speciali (ghiaccio, neve, smog, ecc.) e per fornire informazioni sull’inquinamento atmosferico.Il progetto GURME si concentra sulla modellazione e la previsione della qualità dell’aria, che sono necessarie per una buona gestione dell’ambiente urbano. Gli esperti si incontrano regolarmente per rivedere i nuovi metodi di previsione chemio-meteorologica e per identificare nuove direzioni di ricerca per migliorare le previsioni. Sono già state organizzate attività di formazione in questo campo in America Latina e in Asia meridionale, coinvolgendo scienziati e professionisti.

Il progetto GURME coinvolge organizzazioni attive in diversi campi, il che contribuisce al successo degli studi condotti e delle strategie attuate per migliorare la prevenzione.

Il progetto GURME si basa anche sulla cooperazione regionale e globale, poiché è sempre più riconosciuto che per fare previsioni chemio-meteorologiche di qualità, l’influenza dell’inquinamento legato a fenomeni su scala più ampia come le tempeste di polvere e gli incendi boschivi deve essere presa in considerazione. Per questo motivo, il progetto GURME prevede la collaborazione tra attori che lavorano a varie scale.

Conclusione
Per diversi anni, Città del Messico ha lavorato con successo per migliorare la qualità dell’aria e combattere l’inquinamento atmosferico attraverso programmi su larga scala basati su considerazioni scientifiche, tecniche, sociali e politiche. Tuttavia, la costante pressione demografica e il desiderio della popolazione di godere di una migliore qualità di vita sono incentivi per migliorare continuamente la qualità dell’aria.
Il governo ha anche adottato misure per limitare le emissioni di gas serra. L’obiettivo è quello di promuovere politiche “senza rimpianti” che sono vantaggiose indipendentemente dal cambiamento climatico, e anche di enfatizzare le strategie che sono vantaggiose sia per la società che per l’ambiente.
La lotta contro il cambiamento climatico può anche essere molto vantaggiosa per la qualità dell’aria, e l’attenzione era sulla valutazione dei benefici per Città del Messico di una politica concertata per combattere sia l’inquinamento atmosferico che il cambiamento climatico. La revisione di quattro megalopoli (Città del Messico, New York, Santiago del Cile e San Paolo) di Cifuentes et al. (2001) ha trovato che limitare le emissioni di gas serra porterebbe a significative riduzioni delle concentrazioni di ozono e di particolato, a beneficio della salute pubblica. McKinley et al (2007) hanno trovato che cinque misure proposte per ridurre l’esposizione annuale al particolato sospeso dell’1% e i picchi giornalieri di ozono del 3% a Città del Messico ridurrebbero anche le emissioni di gas serra del 2% nel periodo 2003-2010 e 2003-2020. Un altro studio ha trovato che se il programma di gestione della qualità dell’aria di Città del Messico (PROAIRE 2002-2010) fosse implementato come previsto, porterebbe a una riduzione del 3,1% delle emissioni di anidride carbonica entro il 2010, oltre a una significativa diminuzione delle concentrazioni di inquinanti atmosferici generati localmente (West et al., 2004). È quindi importante incorporare obiettivi che riguardano sia la qualità dell’aria che la stabilizzazione del clima in qualsiasi politica ambientale per ottenere il massimo beneficio.

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