L'atmosfera studiata ad alta quota sul Monte Cimone

Vista del monte Cimone, sulla vetta del quale è situato l'Osservatorio del Servizio Meteorologico dell'Aeronautica Militare ed il Laboratorio CNR

IL monte Cimone con i suoi 2165 m è la cima più alta dell'Appennino settentrionale ed è caratterizzato da un orizzonte libero che, in giornate particolarmente limpide, permette allo sguardo dell'osservatore di spaziare dalle Alpi Bernesi al monte Terminillo ed al monte Quercitella (Corsica) e dal Gruppo del Monviso al monte Nevoso (in Istria). Importanti caratteristiche del monte Cimone, per gli studi e le ricerche nel campo atmosferico, sono la quota e l'orizzonte libero che permette al sito di misura di ricevere masse d'aria senza che queste trovino ostacoli orografici più elevati. I suoi 2165 m s.l.m. gli permettono di rimanere, per la maggior parte dell'anno, al di sopra dell'altezza dello strato di diffusione atmosferica (che trattiene normalmente la maggior parte d'inquinanti e particelle di origine antropica), consentendo così misure di fotometria solare e di composti atmosferici in condizioni baseline. Queste caratteristiche forniscono al sito rilevante importanza dal punto di vista della ricerca scientifica in atmosfera, in particolar modo se si considera che nel nostro Paese, a differenza di altri in Europa, una simile attività svolta in alta quota è quasi unica.

Il Laboratorio "O.Vittori" è raggiungibile percorrendo, prima una strada militare che porta a quota 1760 m, quindi una galleria all'interno della montagna, dove un carrello permette di raggiungere la vetta. Durante i mesi invernali, quando la montagna è coperta da uno spesso manto nevoso, l'ingresso alla galleria avviene con l'ausilio di un gatto delle nevi o di una motoslitta. Essendo questo un sito militare, l'accesso avviene previa autorizzazione rilasciata dal Comando dell'Aeronautica Militare di Sestola con il quale esiste una fattiva collaborazione scientifica.

L'attività di ricerca

L'attività di ricerca del CNR sul monte Cimone iniziò negli anni Ottanta nei locali dell'ex Rifugio C.A.I., assegnati all'Ente da una convenzione stipulata tra l'Istituto per lo Studio dei Fenomeni Fisici e Chimici della Bassa e Alta Atmosfera del CNR (FISBAT) di Bologna e il Comando della I Regione Aerea dell'Aeronautica Militare. Tale attività prese l'avvio con studi inerenti alla radiazione atmosferica, alla fisica del ghiaccio, alla nebbia e visibilità al gas in traccia e particelle. Nel 1996 il CNR ha ristrutturato il laboratorio; in questa occasione i sistemi di misura sono stati automatizzati per permettere un controllo a distanza (dall'Istituto FISBAT) del loro funzionamento e delle relative misure.

Sito Web del Laboratorio MTC http://www.fisbat.bo.cnr.it/homepp/cimone/

Il 15 luglio di quest'anno il Laboratorio è stato inaugurato ed intitolato ad Ottavio Vittori, fondatore e primo Direttore dell'Istituto FISBAT, ufficiale del Servizio dell'Aeronautica Militare, Comandante dell'Osservatorio del monte Cimone negli anni Cinquanta ed uno degli scienziati che più hanno contribuito allo sviluppo della fisica dell'atmosfera nel nostro Paese.

In questi ultimi anni, particolare attenzione è stata rivolta allo studio dei processi di formazione, rimozione e trasporto dell'ozono e di altri composti atmosferici, avviando una serie di collaborazioni con Università ed Istituti di Ricerca. Ciò ha permesso di partecipare a progetti scientifici internazionali (VOTALP I e VOTALP II - Vertical Ozone Transports in the Alps, nell'ambito del programma dell'Unione Europea Environment and Climate) e nazionali (MOTER e MOTAP Monitoraggio Ozono Troposferico Area Padana, ARPA Emilia Romagna). Inoltre, viste le frequenti avverse condizioni ambientali che caratterizzano il sito, sono state sviluppate ed applicate tecnologie atte alla salvaguardia ed al funzionamento in continuo della strumentazione installata. Ciò ha permesso di sperimentare soluzioni innovative ed efficaci che sono state trasferite in attività sperimentali di ricerca svolte in altri ambienti estremi quali Antartide, Artide o Everest-K2.

Attualmente l'attività di ricerca è articolata in diversi filoni che forniscono preziose indicazioni per una migliore conoscenza dei processi fisici e chimici che hanno luogo in atmosfera.

Ricostruzione dell'andamento giornaliero mensile dell'ozono sul monte Cimone, ricavato da misure mediate sul minuto.

Il filone principale d'attività riguarda il bilancio troposferico dell'ozono. Misure continuative di ozono, CO (Monossido di Carbonio) e radioattività atmosferica, associate a rilevazioni fotometriche, aerobiologiche e meteorologiche, costituiscono la parte sperimentale ed interdisciplinare della ricerca scientifica. Le indagini permettono di approfondire le conoscenze relative ai fenomeni intrusivi di masse d'aria di origine stratosferica, ricche di ozono, e di valutare la frequenza annua delle intrusioni stratosferiche ed il contributo alla concentrazione di ozono al suolo. Altri campionamenti hanno evidenziato variazioni della concentrazione di fondo dell'ozono durante fenomeni di trasporto di polvere sahariana, permettendo di valutare intensità ed effetti che tali trasporti possono provocare sull'atmosfera e sul territorio. Particolare importanza rivestono poi gli studi inerenti al trasporto di inquinanti in area montana. Essi hanno evidenziato che, durante il periodo estivo, elevate concentrazioni d'ozono fotochimico prodotto in aree urbane densamente popolate (es. Pianura Padana), possono raggiungere territori che, dal punto di vista ambientale, sono considerati incontaminati. Quest'ultimo aspetto allarga l'orizzonte del problema inquinamento ben oltre le città in cui viviamo, confermando l'importanza di porre attenzione a zone fino ad ora ritenute immuni da tali problemi e ove la tutela dell'ecosistema montano e boschivo deve trovare risposte adeguate. Simili aspetti sono stati in parte studiati nel progetto VOTALP, che coinvolge cinque Paesi europei e concerne lo studio del trasporto di ozono sull'area alpina ed appenninica. A tal fine, misure di ozono, CO, ⁷Be (Berillio-7) ed altri parametri sono eseguiti dal 1996 nelle stazioni di misura in alta quota dello Jungfraujoch (3580 m, Svizzera), Sonnblink (3106 m, Austria), Zugspitze (2937 m, Germania) e monte Cimone (2165 m, Italia). L'attività scientifica sul monte Cimone, quindi, oltre ad essere utile alla ricerca di base, consente di trasferire informazioni e conoscenze agli organi di governo competenti preposti alla tutela dell'ambiente.

Veduta parziale del Laboratorio CNR

Un secondo filone d'attività, strettamente correlato al primo e condotto in collaborazione con il Centro di Radiochimica Ambientale dell'Università di Bologna, riguarda misure e studi atti a valutare le concentrazioni in atmosfera di radionuclidi cosmogenici ( ⁷Be -Berillio 7 e ³²P-Fosforo 32) o crostali (²¹⁰Pb-Piombo 210, ²²²Rn-Radon 222). In particolare  ⁷Be   e ³²P sono utili per "tracciare" la provenienza di masse d'aria d'origine stratosferica mentre ²¹⁰Pb e ²²²Rn possono fornire indicazioni preziose sul trasporto dai bassi strati. Un filone d'attività recentemente avviato, in collaborazione con l'Associazione Italiana di Aerobiologia, riguarda lo studio di materiale biologico aerodisperso che, oltre a fornire indicazioni sulle concentrazioni e le caratteristiche in quota di pollini, spore, alghe e batteri, permette di utilizzare i pollini come traccianti organici nello studio del trasporto a media e lunga distanza di materiale particolato. Altra attività di ricerca da poco avviata dal gruppo di fotometria solare del FISBAT, è quella riguardante lo studio del bilancio termico del sistema terra-atmosfera. Essa si basa su misure spettrali di spessore ottico che consentono di determinare le caratteristiche ottiche delle popolazioni di aerosol presenti nell'alta troposfera ed in stratosfera. L'ultimo filone di remote-sensing del FISBAT riguarda lo studio di costituenti stratosferici, NO₂ (Biossido di Azoto) e O₃ (Ozono), mediante misure DOAS (Differential Optical Absorption Spectroscopy) di radiazione solare diffusa negli intervalli spettrali del visibile e dell'ultravioletto.

Vorrei concludere ricordando che l'attività di questo "giovane" Laboratorio, sostenuta dal Direttore dell'Istituto, Claudio Tomasi, è possibile grazie al contributo dei colleghi Franco Evangelisti, Ubaldo Bonafè, Francescopiero Calzolari, Pio Giambi ed alla fattiva collaborazione tra differenti Istituzioni, Università ed Istituti del CNR.