L’approccio top-down è stato applicato al fine di stimare le emissioni atmosferiche, dal 2018 al 2020, dei due più importanti gas serra, anidride carbonica (CO2) e metano (CH4), nel dominio europeo. A tale scopo sono state utilizzate le misurazioni atmosferiche in situ, distribuite su parte del dominio di interesse, un modello di trasporto a particelle, un campo di emissione di prima ipotesi e un algoritmo di inversione.
In linea con gli scopi del World Meteorological Organization, questo studio intende promuovere lo sviluppo della modellistica top-down e favorire collegamenti tra il mondo scientifico, i policymaker e quello regolatorio.
Alcuni Paesi (p. es. Austria, Regno Unito e Australia) già da diversi anni hanno incluso nei rapporti nazionali (National Inventory Reports), sottomessi annualmente alla UNFCCC (United Nations Framework Convention on Climate Change), le stime di emissione ricavate dalla modellistica inversa. Il potenziale applicativo di questi metodi è ormai riconosciuto data la crescente capacità di monitorare in modo sistematico e continuativo le concentrazioni atmosferiche e le emissioni di gas serra.
Da un campo di emissione, attraverso il modello di trasporto atmosferico, il sistema di inversione genera una serie temporale di concentrazione simulata in corrispondenza delle stazioni di misura. L’algoritmo di inversione ottimizza il campo di flussi di prima ipotesi, tenendo conto del valore di incertezza associato, riducendo al minimo le discrepanze tra le osservazioni reali e quelle simulate. Il campo di emissione ottenuto da questo processo è chiamato campo a posteriori.
Stime accurate delle emissioni nazionali dei gas serra, dovute prevalentemente al settore energetico, sono di particolare importanza per comprendere l’efficacia delle azioni intraprese per conseguire gli obiettivi di riduzione delle emissioni che il Paese deve ottenere per ottemperare agli accordi internazionali sul clima.
Le emissioni nazionali ricavate con l’approccio top-down sono state confrontate con i dati dell’inventario nazionale (approccio bottom-up) e con quelle riportate nel database EDGARv6.0 (Emissions Database for Global Atmospheric Research), ottenendo, considerando l’incertezza associata alla stima, un discreto accordo con entrambi. Per le stime ottenute a maggiore risoluzione spaziale si evidenziano diverse localizzazioni di punti di emissioni in corrispondenza di grandi centri urbani e industriali ma anche l’assenza di localizzazioni in aree similari.