Tra le proposte di circa 170 amministrazioni locali europee, tra cui circa 60 italiane, candidate al terzo bando europeo UIA (Urban Innovation Actions) sull’abbattimento delle emissioni inquinanti in città, quella del Comune di Portici (NA), con il progetto Air-Heritage, è stata la sola vincitrice a livello nazionale. Con un budget di 4,1 milioni di euro, questa iniziativa triennale tutta italiana prevede il coinvolgimento dei cittadini per migliorare il monitoraggio della qualità dell’aria sul territorio e predisporre misure ottimali di pianificazione urbana e di controllo del traffico. Obiettivo fondamentale del progetto è anche quello di permettere al cittadino un approccio più consapevole e partecipativo al problema dell’inquinamento dell’aria in ambito cittadino, nonché dell’esposizione personale, per favorire comportamenti virtuosi per una mobilità più sostenibile.

Questo obiettivo è reso possibile grazie a MONICA (MONItoraggio Cooperativo della qualità dell’Aria), un innovativo sistema multisensoriale, portatile e a basso costo, sviluppato nei laboratori di Sensoristica Avanzata del Centro Ricerche ENEA di Portici. Il dispositivo consentirà ai cittadini coinvolti di misurare i livelli di qualità dell’aria, e di conoscere in tempo reale la loro esposizione qualitativa a vari inquinanti atmosferici (monossido di carbonio CO, biossido di azoto NO2, ozono O3) mentre si spostano nell’area urbana.
MONICA è in grado di affiancare le informazioni provenienti dalle centraline di monitoraggio installate in città, fornendo indicazioni sintetiche sulla qualità dell’aria e sugli inquinanti atmosferici presenti nei luoghi in cui si trova il suo utilizzatore. In particolare, mediante un’apposita applicazione per smartphone e tablet, i dati istantanei sulla qualità dell’aria raccolti da MONICA saranno integrati con quelli delle centraline fisse dell’Agenzia Regionale Protezione Ambientale della Campania (ARPAC), permettendo la creazione di mappe ad alta risoluzione spaziale e temporale. La piattaforma elabora il livello complessivo di esposizione, lo indica sulla mappa del percorso da effettuare, e, come una specie di “navigatore antismog”, permette di cercare strade alternative meno inquinate.

Images credit: ENEA

Air-Heritage vede la partecipazione, tra gli altri, oltre al Comune, come capofila, e al Centro Ricerche ENEA di Portici, nel ruolo di coordinatore scientifico, dell’ARPAC e del Dipartimento di Agraria dell’Università di Napoli Federico II. Il progetto prevede campagne orientate al cambiamento comportamentale che privilegi gli spostamenti in città a piedi, in bici o con i mezzi pubblici. I modelli comportamentali che integreranno la campagna di monitoraggio con MONICA saranno basati su spostamenti a piedi, bici tradizionali ed elettriche (quest’ultime messe a disposizione dal Comune) e mezzi pubblici, soprattutto nel percorso casa-scuola. Nel monitoraggio saranno utilizzati fino a 40 dispositivi “smog tracker” MONICA.
Oltre alle informazioni sulla propria esposizione personale agli inquinanti e sulle zone più esposte al fenomeno, i cittadini coinvolti parteciperanno con i loro dati al processo decisionale, innescando un circolo virtuoso di partecipazione con benefici finali sulla salute e sull’economia.

Testo redatto su fonte ENEA del 18 ottobre 2018
Per approfondimenti su MONICA: www.citizenscience.enea.it/progetto-monica
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Il tema della resilienza, ovvero la capacità di adattamento, trasformazione, di un sistema in seguito alle turbolenze e agli eventi dirompenti inattesi e imprevisti, attira sempre più l’attenzione degli attori della scena internazionale della ricerca: è stata infatti riconosciuta l’interconnessione che si verifica tra diversi tipi di rischi – cambiamenti climatici, disastri, shock globali e altri fattori di rischio come l’urbanizzazione e l’invecchiamento della popolazione. Sebbene il dibattito disciplinare internazionale sul tema sia giunto a posizioni condivise e riconoscibili, rimane aperta la sfida che riguarda l’operatività della resilienza nel territorio, nelle attività produttive e nella società. É proprio in questa prospettiva che nasce il Responsible Risk Resilience Centre – R3C, un centro di ricerca che si caratterizza perché:

1 – è il primo centro di ricerca italiano specializzato nella promozione di strategie di adattamento resilienti, in risposta ai rischi naturali e antropici, per la messa in sicurezza del patrimonio territoriale e dei beni culturali;
2 – si propone di studiare le vulnerabilità ambientali e socio-economiche dei territori e di offrire modelli e soluzioni resilienti al fine di supportare istituzioni e comunità locali nell’affrontare compiutamente le sfide poste dalla transizione globale in atto;
3 – sperimenta una metodologia interdisciplinare di ricerca per la progettazione di sistemi territoriali ed edilizi resilienti, con l’obiettivo di dare attuazione operativa al Goal 11 Città e Comunità Sostenibili e al Goal 13 Agire per il Clima dellʼAgenda 2030 delle Nazioni Unite al fine di accompagnare le istituzioni verso nuovi modelli di governance territoriale;
4 – supporta le istituzioni nella sfida della resilienza nei processi di adattamento al cambiamento climatico rafforzando la capacità dei territori e dei sistemi edilizi di rispondere ai crescenti rischi naturali e antropici, di adattarsi al cambiamento e di innovarsi.

Con un approccio evolutivo e multidisciplinare, partendo dalle vulnerabilità ambientali e socio-economiche dei sistemi territoriali, si studieranno modelli e soluzioni resilienti a supporto delle istituzioni e delle comunità locali per affrontare adeguatamente le sfide poste dalla transizione globale in corso. Il metodo di lavoro di R3C prevede il rafforzamento, la raccolta e l’integrazione delle competenze scientifiche altamente qualificate e delle attrezzature tecnologiche disponibili all’interno del Politecnico di Torino per meglio conservare la conoscenza completa dei rischi e delle vulnerabilità dei diversi sistemi interconnessi del territorio.
Per garantire questa sinergia di conoscenze e competenze, il Centro nasce nell’ambito dell’iniziativa di Ateneo dei Centri Interdipartimentali, con la partecipazione ai lavori di docenti e ricercatori provenienti da Dipartimenti differenti: il Dipartimento Interateneo di Scienze, Progetto e Politiche del Territorio (DIST), il Dipartimento di Ingegneria Strutturale, Edile e Geotecnica (DISEG), il Dipartimento di Scienza Applicata e Tecnologia (DISAT) e il Dipartimento di Scienze Matematiche “Giuseppe Luigi Lagrange” (DISMA).

Testo redatto su fonte Politecnico di Torino del 17 settembre 2018
Per approfondimenti su 3RC: www.r3c.polito.it,
Image credit: Stockholm Resilience Centre/SCBD/Stockholm University/Globaïa

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Una valanga è un evento naturale estremamente complesso, un fenomeno governato da innumerevoli variabili fisiche che si attivano dal momento in cui si innesca fino al suo esaurimento. Johan Gaume, ricercatore nel Laboratory of Cryospheric Sciences (CRYOS) dell’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) e presso il WSL Institute for Snow and Avalanche Research SLF (Svizzera), e il suo team hanno realizzato una simulazione digitale 3D estremamente realistica di una valanga basata su questi parametri. Il loro lavoro, presentato nell’articolo “Dynamic anticrack propagation in snow” pubblicato su Nature Communications, offre una visione senza precedenti di come funzionano realmente le valanghe e potrebbe essere utilizzato per migliorare la gestione del rischio in montagna.
La simulazione, sviluppata in collaborazione con l’University of California Los Angeles (UCLA), svela le dinamiche interne delle valanghe a lastroni, un tipo di valanghe difficili da prevedere: spesso vengono innescate da sciatori o escursionisti, e questo le rende le più pericolosa e le più mortali.

Adottando un approccio completamente nuovo, i ricercatori svizzeri e statunitensi hanno realizzato la prima simulazione realistica, completa e scientificamente rigorosa di una valanga a lastroni, un tipo di valanga che si verifica quando una fessura lineare molto evidente appare nella parte superiore del manto nevoso. Questo di solito accade quando, su una vasta area, c’è uno strato di manto nevoso poco coeso sotto uno strato denso superiore di neve, chiamato lastra.
Quello che ha reso l‘approccio davvero originale è l’aver considerato che la neve, in questo tipo di valanga, si comporta sia come un solido che come un fluido. Di solito una valanga a lastroni viene innescata quando agisce, oltra alla neve, un carico ulteriore, come ad esempio la presenza di uno sciatore o l’azione di un’esplosione. Questo può generare una fessura nello strato inferiore del manto nevoso e diffondersi rapidamente secondo le leggi descritte dalla Meccanica dei Solidi. Quando però la fessura si diffonde, la struttura porosa dello strato debole lo fa collassare sotto il peso della lastra di superficie. A causa della sua massa e della pendenza, la lastra è quindi libera di scorrere sullo strato più debole sottostante. Le collisioni, gli attriti e le fratture a cui è sottoposta la neve solida (lastra) quando scivola verso il basso e si rompe, determinano un comportamento collettivo tipico di un fluido.

I ricercatori sono stati in grado, per la prima volta, di simulare il collasso su larga scala dello strato inferiore poroso utilizzando l’approccio del materiale continuo. A tal fine hanno adottato una tecnica numerica impiegata per analizzare il comportamento dei materiali in movimento, il Material Point Method (MPM), un approccio che non era mai stato prima applicato allo studio delle valanghe. Il modello utilizzato considera solo i parametri necessari a determinare il comportamento della neve nelle varie fasi del processo, quali la dinamica della frattura, l’attrito e il livello di compattazione in base al tipo di neve.
Oltre ad approfondire la conoscenza sul comportamento della neve, questo studio consentirà ai ricercatori di migliorare le previsioni sulle valanghe, stimando con più accuratezza la loro potenziale estensione, la distanza che possono raggiungere e la pressione in grado di esercitare sugli ostacoli che incontrano sul loro percorso.

Testo redatto su fonte EPFL del 3 agosto 2018
Per approfondimenti: Dynamic anticrack propagation in snow, DOI: 10.1038/s41467-018-05181-w – Nature Communications | 03.08.2018
Per approfondimenti sull’MPM: The Material Point Method for the Physics-Based Simulation of Solids and Fluids
Image e video credit: Gaume et al. (2018)/Nature Communications, DOI: 10.1038/s41467-018-05181-w

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In order to describe the movement process of air pollutants in high-rise buildings under the help of wind tunnel, an air pollutants’ movement process experiment in high-rise buildings under the help of wind tunnel is designed. First, make a high-rise building model with height of 100 metres and 33 floors. The surface partial pressure coefficient of high-rise building model was measured by the wind pressure test program on the outer surface of the building. The concentration of air pollutants was detected by flame ionisation detector in building outer windows of different building floors using high-rise building model concentration test scheme. Pollutant concentration measurement and dimensionless representation method are given. Based on the coefficient distribution of wind pressure outside the building surface and the distribution of tracer gas concentration, the movement process of air pollutants in high-rise buildings under wind power is analysed, and the modelling analysis of motion process is completed. Experimental results show that the proposed method has high accuracy and application value in the process of air pollutant movement in high-rise buildings.

The many locks built in the development of inland waterborne transport networks in past decades have become major bottlenecks in the China waterway system. Capacity has become one of the most important waterway lock characteristics. However, capacity is difficult to determine because it varies with the operating conditions. Although a traffic simulation is suitable for analyzing lock capacity, a reasonable analytical model may be more feasible and efficient, especially in the planning stage. The typical analytical model loses adaptability when the sizes of navigation locks and freight vessels are not uniform. Moreover, the lock capacity should have enough reserve to meet the peak demand under heavy traffic flow to provide the required level of service. In this article, an improved analytical model for estimating the lock capacity based on the load factor of the chamber area, relationship between the area and tonnage (RAT) of a freight vessel, and daily peak factor with a certain guarantee rate is presented. Three interrelated indicators (i.e., guarantee rate, traffic load, and time delay) are used to measure the lock level of service (LLOS) comprehensively. LLOS criteria and threshold values are proposed for the current conditions in China. Based on field data regarding the Beijing-Hangzhou Grand Canal, Yangtze River, and Xijiang River, the validations show that the improved model is reasonable, feasible, and very useful for an inland waterway network with nonuniform lock and vessel sizes. Additionally, optimal scheduling can be conducted based on the improved model to promote the development of uniform freight vessels in fully loaded operations as much as possible.

In recent years there have been many disparate uses of the terms sustainability and resilience, with some framing sustainability and resilience as the same concept, and others claiming them to be entirely different and unrelated. To investigate similarities, differences, and current management frameworks for increasing sustainability and resilience, a literature review was undertaken that focused on integrated use of sustainability and resilience in an environmental management context. Sustainability was defined through the triple bottom line of environmental, social and economic system considerations. Resilience was viewed as the ability of a system to prepare for threats, absorb impacts, recover and adapt following persistent stress or a disruptive event. Three generalized management frameworks for organizing sustainability and resilience were found to dominate the literature: (1) resilience as a component of sustainability, (2) sustainability as a component of resilience, and (3) resilience and sustainability as separate objectives. Implementations of these frameworks were found to have common goals of providing benefits to people and the environment under normal and extreme operating conditions, with the best examples building on similarities and minimizing conflicts between resilience and sustainability.