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ARES nel Karakorum: discussi i primi risultati della campagna Spantik 2025

ARES – Autonomous Remote Environmental Station è un sistema di monitoraggio atmosferico in aree remote, sviluppato nell’ambito del progetto a cascata PNRR Vitality, promosso da PROAMBIENTE di cui è parte unitamente a EvK2CNR e a INKODE, che coordina il progetto.

Un primo prototipo di ARES è stato installato e testato presso il villaggio di Arandu (3300 m), nel Karakorum pakistano e ai piedi del monte Spantik (7027 m slm) nell’ambito della omonima campagna Spantik 2025, iniziata nel luglio 2025. Arandu è l’ultimo villaggio pakistano raggiungibile prima del Chogo Lungma Glacier, in un’area di altissimo valore ambientale e climatico.

Il 18 febbraio 2026 PROAMBIENTE ha organizzato un workshop interno dedicato alla presentazione e discussione dei risultati preliminari raccolti durante la campagna. L’incontro ha coinvolto PROAMBIENTE, CNR-ISAC, CNR-ISP, EvK2Cnr, Inkode e Università di Chieti-Pescara ed è stato focalizzato sull’analisi dei dati acquisiti e sulla loro interpretazione scientifica.

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IL SISTEMA ARES

ARES è un sistema integrato di monitoraggio di parametri atmosferici, climatici e ambientali, in aree remote, isolate, montane, rurali o urbane. È compatto, autonomo e controllabile da remoto e integra strumenti per la misura di:

  • Distribuzione dimensionale del particolato atmosferico (da 0.3 µm a 30 µm)
  • Concentrazione numerica delle particelle
  • Black Carbon equivalente
  • Ozono - O₃
  • Anidride carbonica - CO₂
  • Parametri meteorologici (temperatura, pressione, umidità relativa, precipitazione, direzione ed intensità del vento)

Funziona grazie all'utilizzo di energia rinnovabile con un sistema di pannelli fotovoltaici e di accumulo energetico. È dotato di inlet termicamente controllato per prevenire fenomeni di icing e progettato per funzionare in modo autonomo arescimone.pngin contesti isolati, anche in assenza di alimentazione dedicata e difficoltà di connessioni stabili.

Prima dell’installazione in Pakistan, ARES è stato testato presso l’Osservatorio Climatico CNR “Ottavio Vittori” di Monte Cimone (2165 m), una delle 13 stazioni globali GAW-WMO di alta quota a livello mondiale, nell’ambito della campagna ITINERIS – ACTRIS Pilot Access Call.aresabruzzo.png


Un secondo sistema prototipale è stato operativo sull’Appennino abruzzese ed attualmente è installato e operativo in Abruzzo, in un contesto marino-costiero presso l’Osservatorio Ud’A Trabocchi, dove è possibile il confronto diretto con strumenti di riferimento per consolidarne le prestazioni.

 

PERCHÈ LA CAMPAGNA SPANTIK

Lo Spantik è una montagna situata nella catena del Karakorum, nel Pakistan settentrionale, e fa parte del grande sistema montuoso dell’Asia centro-meridionale, l’Hindu Kush-Karakorum-Himalaya, caratterizzato dalla più vasta distesa glaciale al mondo al di fuori delle regioni polari (Artide e Antartide) e da un ruolo chiave nei processi climatici e idrologici regionali.

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L’inquinamento atmosferico nel Sud Asia ha impatti rilevanti sul clima dell’area monitorata, con effetti sul bilancio radiativo, sul ciclo idrologico e sui regimi monsonici. È potenzialmente responsabile di: riduzione della produzione agricola, cambiamenti nella dinamica del manto nevoso e conseguenze per l'approvvigionamento di acqua dolce e per scopi agricoli. Proprio riguardo l’inquinamento atmosferico e composti climalteranti, non esistono informazioni sistematiche sui livelli e sulla variabilità di aerosol e gas in traccia nella regione del Karakorum.

Già circa quattordici anni fa era stato realizzato un sistema di monitoraggio in un’area montuosa del Karakorum (Karakorum pollution experiment – Askole 2012), ma le tecnologie disponibili all’epoca non consentivano ancora soluzioni realmente compatte, autonome e controllabili da remoto nel lungo periodo.

ARES rappresenta oggi l’evoluzione di quel percorso: un sistema progettato per superare proprio quei limiti tecnologici, rendendo possibile un monitoraggio continuo e strutturato in un’area ad alta complessità ambientale, logistica e geopolitica.

Gli obiettivi della campagna sono stati:

  • acquisire informazioni su clima e qualità dell’aria nel Karakorum, utili per promuovere la salvaguardia dell’ambiente e rafforzare la resilienza climatica
  • analizzare un’area influenzata sia da emissioni locali sia da contributi regionali e a lunga distanza
  • mettere a punto il sistema ARES in condizioni estreme, validandone la robustezza tecnologica e digitale per fornire dati continuativi in contesti complessi

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LA CAMPAGNA DI MISURA AD ARANDU E IL CONTESTO LOCALE

La campagna ad Arandu, che per quanto riguarda il sistema ARES è ancora in corso, è parte dello SPANTIK-LAB - Mountain Laboratory for Climate Research, promossa da EvK2CNR e condotta in collaborazione con Ministry of Climate Change MOCC del Pakistan e l’Environment Protection Agency del Gilgit Baltistan, nell'ambito del progetto Water for Development, col supporto di AICS - Agenzia Italiana per la Cooperazione allo Sviluppo e di UNDP - United Nations Development Programme.

villaggio.pngIl villaggio di Arandu si trova in un’area montana remota, con accesso limitato alle infrastrutture energetiche e condizioni climatiche rigide per gran parte dell’anno. In molti contesti simili dell’Hindu Kush-Karakorum-Himalaya, il riscaldamento domestico e la cottura dei cibi avvengono prevalentemente tramite combustione di biomasse (legna, residui agricoli, sterco animale), spesso in ambienti con ventilazione limitata.

Queste pratiche possono generare concentrazioni molto elevate di particolato fine e Black Carbon negli ambienti indoor, con effetti sulla salute respiratoria e cardiovascolare e con ricadute anche sulla qualità dell’aria outdoor nei villaggi, specialmente negli orari di accensione dei fuochi. Questi inquinanti emessi dalla combustione di biomasse vengono poi immessi in atmosfera, all’esterno delle abitazioni, provocando un peggioramento della qualità dell’aria ed influenzando il clima,

Promuovere osservazioni e misure in questi contesti non è semplice: oltre alle difficoltà logistiche (trasporti, elettricità, connessioni intermittenti), l’introduzione di nuove tecnologie richiede soluzioni compatibili con le condizioni strutturali e culturali locali. Tuttavia, le misure eseguite permettono di comprendere come anche piccoli miglioramenti nell’efficienza delle stufe, nella ventilazione o nell’organizzazione degli spazi possono però contribuire in modo significativo alla riduzione dell’esposizione agli inquinanti e al miglioramento del benessere.

Proprio per questo, campagne di monitoraggio come quella di Spantik sono fondamentali: forniscono dati oggettivi che possono supportare scelte tecnologiche e politiche basate su evidenze scientifiche.


COSA EMERGE DAI PRIMI DATI

I risultati preliminari raccolti nel periodo luglio 2025 - gennaio 2026 sono stati discussi durante il workshop da M. Mazzini, L. Di Liberto, F. Pasqualini, A. Bracci, D. Putero, A. Marinoni, P. Di Carlo, M. Nuccitelli, G. Resci, M.Ciullo, G.P. Verza, F. Suriano, F. Marucci,  F. Riminucci e  P. Bonasoni. Di seguito una sintesi, frutto anche di una costruttiva discussione tra i partecipanti interni ed esterni.

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1. Andamento temporale delle particelle e Black Carbon

Le serie temporali della Particle Number Concentration (Np) ad Arandu 2025 mostrano la presenza di picchi sistematici nelle prime ore del mattino (4:00–7:00) e nel tardo pomeriggio (16:00–20:00). I dati riportano inoltre che i picchi di Black Carbon equivalente ad Arandu si verificano quasi simultaneamente con gli orari locali di cottura del cibo (Typical BC peaks occur almost simultaneously with local cooking hours in Arandu). Questa coerenza temporale tra Np e BC rafforza l’ipotesi di una componente emissiva locale legata alle attività domestiche.


2. Distribuzione dimensionale e massa del particolato

Le elaborazioni hanno riguardato:

  • Particle Size Distributions – Arandu 2025
  • Particle Mass Concentration – Arandu 2025

I dati indicano una variabilità significativa delle concentrazioni nel corso dei mesi (luglio–dicembre), con differenze stagionali coerenti con il framework climatico regionale suddiviso in:

  • Pre-monsoon (marzo–maggio)
  • Monsoon (giugno–settembre)
  • Post-monsoon (ottobre–novembre)
  • Winter (dicembre–febbraio)

Questa articolazione stagionale è rilevante perché nel Karakorum la circolazione atmosferica cambia in modo marcato tra stagione monsonica e flussi occidentali invernali.


3. Interazione tra emissioni locali e trasporto a lunga distanza

Nelle presentazioni si è richiamato anche il Karakorum pollution experiment – Askole 2012, dove erano state misurate: Particle Number Concentration, O₃, CO₂, parametri meteorologici.

Nel 2012, l’analisi delle back-trajectories aveva identificato sei principali pattern di circolazione sinottica con le seguenti frequenze:

  • WES – Westerly: 26.2%
  • INS – Indian Subcontinent: 23.8%
  • LOC – Local: 19.1%
  • TAK – Taklamakan: 16.2%
  • SOU – Southern Pakistan: 8.0%
  • NOR – Northerly: 6.7%

Le analisi presentate per Arandu 2025 mostrano la persistenza di pattern analoghi, evidenziando che l’area è influenzata sia da emissioni locali sia da contributi regionali e a lunga distanza.


4. Indoor e outdoor: evidenze a supporto

Le presentazioni richiamano studi condotti in altri villaggi himalayani (Khumbu Valley, Himalaya), dove è stato dimostrato che:

  • l’aria outdoor a carattere locale è chiaramente influenzata dalle emissioni dovute alla combustione di biomasse all’interno delle abitazioni.
  • l’inquinamento domestico presenta elevata variabilità tra abitazioni
  • la ventilazione e la presenza di camino influenzano significativamente i livelli di esposizione di chi vive costantemente nelle abitazioni

Questo quadro supporta l’interpretazione dei picchi osservati ad Arandu e rafforza la necessità, indicata nelle conclusioni, di integrare monitoraggi outdoor e indoor in modo simultaneo.


UN ECOSISTEMA DELL'INNOVAZIONE CHE GENERA SOLUZIONI

La campagna Spantik rappresenta un passaggio importante, che punta a sviluppare soluzioni sostenibili e scalabili per il monitoraggio di ambiente e clima anche in contesti internazionali che possiamo considerare degli hot-spot climatici.

ARES è un esempio concreto di come un ecosistema dell’innovazione possa funzionare: unisce ricerca scientifica, competenze tecnologiche, territorio e imprese, trasformando conoscenza in soluzioni operative.

Fondamentale è stato il contributo del PNRR Vitality, che ha reso possibile finanziare attività di ricerca e sviluppo, rafforzare i team con nuove competenze e sostenere l’evoluzione tecnologica del sistema. In questo contesto, l’investimento in innovazione non si limita alla realizzazione di nuovi strumenti e soluzioni tecnologiche, ma rappresenta anche un investimento sul capitale umano: un processo che crea opportunità per nuove professionalità, favorisce la crescita di competenze specialistiche e stimola la costruzione di reti di collaborazione capaci di generare valore e impatto nel medio-lungo periodo, promuovendo l’occupazione e la difesa dell’ambiente.