Meccanismi che guidano le variazioni della qualità dell’aria dipendenti da altitudine e latitudine dovute alle emissioni di NOx ad alta quota

Perché gli aerei in quota contano per l’aria che respiriamo

La maggior parte di noi nota gli aerei solo quando ruggiscono sopra di noi o compaiono sul biglietto. Ma ciò che accade ai gas di scarico che lasciano dietro, specialmente quando i jet volano molto al di sopra delle nuvole, può modificare in modo discreto l’aria che respiriamo a livello del suolo. Questo studio affronta una domanda semplice ma sorprendentemente trascurata: come influenzano l’altitudine e la posizione delle emissioni di ossidi di azoto (NOx) da aerei e altre fonti ad alta quota la qualità dell’aria al livello del suolo, compresi l’ozono e le particelle fini dannose (PM2.5)? Le risposte sono cruciali mentre l’aviazione cresce e i voli supersonici e legati allo spazio si spingono più in alto nell’atmosfera.

Due tipi di inquinamento con effetti sulla salute molto diversi

I gas NOx, prodotti da motori, fulmini e industrie, non restano semplicemente dove vengono emessi. Una volta nell’aria, avviano reazioni chimiche che creano o distruggono ozono e formano particelle fini che possiamo inalare. Vicino al suolo, l’ozono irrita i polmoni e aggrava l’asma, mentre le PM2.5 penetrano in profondità nell’organismo e sono collegate a malattie cardiache e polmonari. I regolatori già limitano i NOx dai motori aerei per proteggere l’aria intorno agli aeroporti, ma quelle norme presuppongono per lo più altitudini di crociera subsoniche normali. Questo articolo si chiede cosa accade quando gli stessi NOx vengono rilasciati non solo alle solite 9–12 km ma fino a 22 km, e in diverse fasce di latitudine dai tropici ai poli.

Voli relativamente bassi ad alta quota aumentano l’ozono a livello del suolo

Utilizzando un modello dettagliato globale di chimica e trasporto chiamato GEOS-Chem, gli autori hanno simulato il rilascio della stessa quantità di NOx (1 teragrammo di azoto all’anno) in molte combinazioni di altitudine e latitudine. Quando il NOx viene emesso a 8–10 km sulle medie latitudini dell’emisfero settentrionale (approssimativamente sopra Nord America ed Europa), aumenta l’ozono nella troposfera superiore. Quell’ozono aggiuntivo viene gradualmente miscelato verso il basso, innalzando l’ozono superficiale a livello mondiale. Su base ponderata per popolazione, l’ozono superficiale aumenta di circa 0,52 parti per miliardo, con incrementi particolarmente marcati su terreni elevati come le Montagne Rocciose e il Plateau tibetano, e su regioni secche a basso contenuto di NOx come il Sahara e gli oceani circostanti, dove c’è meno inquinamento locale in grado di distruggere l’ozono in arrivo.

Voli molto alti riducono l’ozono ma aumentano le particelle nocive

Al di sopra di circa 16 km, il quadro si capovolge. Le emissioni di NOx a 20–22 km causano una perdita netta di ozono in alta atmosfera, assottigliando lo strato protettivo che normalmente schermerebbe la luce ultravioletta (UV). Più UV raggiunge quindi l’atmosfera inferiore, accelerando reazioni chimiche che sia distruggono l’ozono vicino alla superficie sia generano ossidanti più aggressivi. Di conseguenza, l’ozono al suolo in realtà diminuisce — di circa 1,7 parti per miliardo in termini ponderati per popolazione per emissioni in media latitudine ad alta quota — mentre i livelli di particolato fine aumentano fortemente. Il modello mostra incrementi di PM2.5 di circa 310 nanogrammi per metro cubo, grosso modo nove volte maggiori per unità di NOx rispetto alle altitudini tipiche di crociera subsonica. La maggior parte di questo extra di PM2.5 è solfato formato da biossido di zolfo (emesso principalmente al suolo) che viene convertito più rapidamente in particelle nell’ambiente più ossidante creato dall’aumento di UV.

Dove si emette conta tanto quanto quanto in alto si vola

La latitudine aggiunge un’altra variabile. A quote più basse, lo stesso NOx rilasciato nell’emisfero meridionale più pulito crea più ozono rispetto all’emisfero settentrionale più inquinato, perché l’aria è meno saturata di NOx e la chimica è più efficiente. Tuttavia, la popolazione è concentrata nell’emisfero settentrionale, quindi l’impatto sulla salute di una data emissione lì è maggiore anche quando le risposte chimiche sono più contenute. Per il NOx ad altitudini molto elevate, le perdite di ozono e gli aumenti di particelle sono più forti sopra l’emisfero settentrionale, in parte perché i livelli iniziali di ozono sono più alti e l’aria che scende sopra gli oceani conserva ozono con vita più lunga. Ciò significa che spostamenti pianificati della crescita dell’aviazione verso l’emisfero meridionale, il possibile ritorno dei jet passeggeri supersonici e l’aumento delle attività di razzi e satelliti potrebbero tutti modificare i modelli globali della qualità dell’aria superficiale in modi complessi.

Cosa significa questo per i futuri voli e la nostra salute

Per un lettore non specialista, il messaggio centrale è che “i gas di scarico in alta quota non sono tutti uguali.” I NOx dei jet subsonici odierni tendono ad aumentare sia l’ozono al suolo sia alcune particelle, mentre i NOx di velivoli che volano molto più in alto — come futuri aerei supersonici o razzi — possono ridurre l’ozono superficiale ma aumentare fortemente le particelle fini dannose alterando la luce solare e la chimica in tutta l’atmosfera. Le regole attuali sui motori, concepite attorno ai livelli di volo convenzionali, non catturano pienamente questi effetti dipendenti dall’altitudine. Lo studio suggerisce che le future politiche potrebbero dover regolare non solo la quantità di NOx emessa dagli aeromobili, ma anche dove e a quale altitudine volano, e considerare il ruolo delle emissioni di zolfo al suolo nella formazione di inquinamento particolato indotto dalle attività ad alta quota.

Citazione: Oh, L.J., Eastham, S.D. & Barrett, S.R.H. Mechanisms driving altitude- and latitude-dependent air quality variations from high-altitude NO_x emissions. npj Clim Atmos Sci 9, 54 (2026). https://doi.org/10.1038/s41612-026-01324-9

Parole chiave: emissioni dell’aviazione, NOx ad alta quota, ozono superficiale, materiale particolato fine, velivoli supersonici