APEMAIA
Assessment of PM Exposure at intra-urban scale in preparation of MAIA mission
Keywords: AI | AOD | intra-urban scale | MAIA | PM
Finanziamento: Call for Ideas “Attività scientifiche a supporto dello sviluppo delle missioni di Osservazione della Terra” - ASI
Periodo: Settembre 2023 – Settembre 2025
Budget totale progetto:600.000,00
Budget totale CNR IIA:299.937,80
Responsabile Scientifico: Maria Patrizia Adamo
Responsabile Gestionale: Serena De Santis

Abstract del progetto

Il progetto si propone di fornire nuovi strumenti mediante l’utilizzo di dati satellitari per la valutazione della concentrazione di particolato atmosferico nelle città di Roma, Taranto e Bari. E’ prevista la creazione di un sistema basato sull'intelligenza artificiale che combina dati ad alta risoluzione e a risoluzione moderata per generare mappe a scala intra-urbana delle concentrazioni di particolato atmosferico (PM2.5 e PM10) e conseguentemente valutare l'esposizione della popolazione all'inquinamento. L'aspetto innovativo consiste nella creazione di mappe intra-urbane dettagliate dei livelli di PM su base mensile, stagionale e annuale, colmando la mancanza di tale informazione nei servizi attualmente esistenti. I dati provenienti dalle stazioni di monitoraggio ARPA Puglia saranno utilizzati per l'addestramento e la validazione dei modelli. La città di Bari sarà impiegata per la calibrazione e la validazione del modello.

Il progetto si inserisce nel quadro delle più recenti istanze delle Agenzie Spaziali che considerano la stima delle concentrazioni di PM un obiettivo prioritario per le future missioni di Osservazione della Terra (OT). In accordo con l’Agenda 2030 delle Nazioni Unite, tra i cui obiettivi di sviluppo sostenibile è presente il Target 11.6 sulla riduzione dell’impatto ambientale delle città, e con le linee guida dell’Organizzazione Mondiale della Sanità, le concentrazioni di PM nelle città devono essere ponderate considerando i dati sulla distribuzione della popolazione. Il progetto indaga la possibilità di integrazione dati di AOD a media risoluzione (MISR, MODIS e VIIRS) con i prodotti AOD di MAIA. Tale combinazione fungerà da input per procedure di downscaling, mediante tecniche di AI, per l’estrazione di serie temporali di AOD ad alta risoluzione spaziale. Questi dati migliorati di AOD insieme alle immagini satellitari provenienti da diverse fonti, sia ad alta (come PRISMA, Sentinel-2, Sentinel-3) che a media risoluzione (MISR, MODIS, VIIRS e dati simulati di MAIA), verranno utilizzati per addestrare il modello di AI ad eseguire l’estrazione della concentrazione di particolato sottile (PM) a scala intra-urbana. I dati/prodotti satellitari come la Land Cover Land Use (LCLU) e la Land Surface Temperature (LST), dati meteorologici e altri predittori, verranno utilizzati per stimare quali siano i fattori che influenzano la variabilità spaziale delle concentrazioni di PM a scala intra-urbana. Con le informazioni ottenute sul particolato potrà essere valutata l’esposizione stagionale e mensile della popolazione al PM attraverso l’estrazione dell’indicatore SDG 11.6.2 (Annual mean levels of fine particulate matter in cities), che tenga conto dei dati demografici spazializzati calcolati utilizzando il metodo dasimetrico.
L’obiettivo della proposta progettuale è quello di indagare la possibilità di utilizzare i dati di AOD della missione Multi-Angle Imager for Aerosols (MAIA) dalla NASA-JPL, combinati con i dati sulle concentrazioni di particolato atmosferico (PM). Attraverso l’utilizzo dell’Intelligenza Artificiale, verrà realizzato un sistema multi-modulare, in forma prototipale, che consenta il data fusion di dati HR (e.g., ASI PRISMA, Sentinel-2, Sentinel-3) con dati a media risoluzione (MISR, MODIS, VIIRS e dati simulati della futura missione MAIA). Il sistema fornirà quindi una mappatura del particolato PM 2,5 e PM 10 a scala intra-urbana, minore di 500 metri, rilevata mensilmente, stagionalmente e annualmente. Queste rilevazioni saranno analizzate tenendo conto della effettiva distribuzione della popolazione all’interno delle aree urbane.
Agrnzia Spaziale Italiana - ASI
Istituto sull'Inquinamento Atmosferico - CNR
Dipartimento Interateno di Fisica - Università di Bari
Agenzia Regionale per la Prevenzione e la Protezione dell'Ambiente - Puglia

Adamo Maria
Tarantino Cristina
Rana Fabio Michele
Carbone Francesco
De Simone Francesco
Hedgecock Ian
Sprovieri Francesca
Andreoli Virginia
Maggi Sabino
Aquilino Mariella
De Lucia Marica