ARPA Lombardia Settore Monitoraggi Ambientali. Rapporto tecnico

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1 ARPA Lombardia Settore Monitoraggi Ambientali Rapporto tecnico di monitoraggio del rumore aeroportuale Misure in parallelo Orio 1 - Anno

2 Relazione redatta da: Emanuele Galbusera e Roberta Pollini Verificata da: Responsabile U.O. Monitoraggio e Valutazione Acustica delle Infrastrutture di Trasporto Silvana Angius 2

3 SOMMARIO 1. INTRODUZIONE IL MONITORAGGIO DEL RUMORE Componenti del sistema di monitoraggio Determinazione della tipologia delle stazioni di misura Modalità di identificazione degli eventi sonori Sensibilità ai movimenti aerei VERIFICA DELLE STAZIONI DI MISURA Tarature e certificati di taratura MISURE SIMULTANEE CONFRONTO TRA LE SERIE DI DATI ANALISI IN CORRISPONDENZA DEGLI EVENTI CONCLUSIONI APPENDICE

4 1. INTRODUZIONE Il presente rapporto riguarda la verifica di conformità del sistema di monitoraggio del rumore aeroportuale di Orio al Serio riferita all anno 2018, attraverso misure eseguite da ARPA Lombardia con strumentazione propria installata in parallelo a ciascuna delle centraline di tipo M della rete di monitoraggio. Le verifiche si sono svolte il 25 ottobre, il 22 novembre, il 17 e 18 dicembre La centralina di Via Colognola ai Colli, installata dal mese di maggio 2017, è entrata ufficialmente a far parte della rete di monitoraggio dell aeroporto di Orio al Serio a partire dal 01/03/2018. Le verifiche sono state effettuate seguendo le indicazioni contenute nelle linee guida regionali di cui alla DGR 808/2005. Oltre al confronto semiquantitativo tra gli indicatori acustici relativi agli eventi aeronautici (Leq, SEL, Lmax), al fine di verificare il funzionamento generale della strumentazione della rete, si è anche proceduto a confrontare le serie di dati complete del Gestore e di ARPA, comprendenti quindi anche il rumore ambientale in assenza di rumore aereo, utilizzando semplici metodi e indicatori statistici. 2. IL MONITORAGGIO DEL RUMORE 2.1. Componenti del sistema di monitoraggio Nel 2018 il sistema di monitoraggio del rumore dell aeroporto di Orio al Serio è costituito da sette stazioni di misura di tipo M posizionate in corrispondenza delle traiettorie di decollo e di atterraggio. La Figura 1 costituisce una panoramica generale del sistema di monitoraggio, riportando la posizione delle stazioni di misura di tipo M. 4

5 Figura 2-1: Posizione delle centraline di monitoraggio tipo M 2.2. Determinazione della tipologia delle stazioni di misura Nel paragrafo 2.2 delle linee guida (DGR 808/2005) vengono introdotte le definizioni delle tre tipologie di stazioni di monitoraggio che, in base agli scopi specifici e ai criteri di collocazione, si distinguono in: Stazioni di tipo M per il monitoraggio del rumore aeroportuale: sono stazioni in corrispondenza delle quali si deve misurare e distinguere il rumore di origine aeronautica da quello provocato da altre sorgenti, in modo da poter calcolare l indice LVA; Stazioni di tipo V per la verifica delle violazioni delle procedure antirumore: le stazioni che rientrano in questa categoria devono essere situate dove sia necessario attribuire i parametri caratteristici di un evento aeroportuale, in maniera univoca, all aereo responsabile; Stazioni di tipo A per il monitoraggio del rumore ambientale: queste stazioni permettono di misurare il rumore dovuto all insieme delle sorgenti presenti nell area 5

6 circostante e non sono pertanto utili alla determinazione dei parametri e degli indici descrittori del rumore di origine aeroportuale. A ciascuna stazione è stata attribuita una delle tipologie sopra menzionate, come riportato nella Tabella 1. Nei paragrafi successivi verrà quindi attuata una valutazione delle caratteristiche delle stazioni di tipo M, per le quali verranno comunque riportati i certificati di taratura. Stazione di monitoraggio Azzano S.Paolo Via XXIV Maggio Bagnatica Via delle Groane Orio al Serio Largo XXV Aprile Bergamo Via Linneo Bergamo Via Quasimodo Bergamo via Colognola ai Colli Seriate (Cassinone) via Basse Tipologia M M M M M M M Tabella 1: Tipologia delle centraline di misura. Poiché nel caso dell aeroporto di Orio al Serio non sono stati definiti limiti di rumorosità specifici per differenti categorie di velivoli, non sono state individuate stazioni di tipo V Modalità di identificazione degli eventi sonori Un evento acustico viene individuato e registrato dalla stazione di misura come potenzialmente collegato ad un sorvolo se il livello di pressione sonora ponderato A supera continuativamente una certa soglia per una determinata durata minima. Le impostazioni di soglia (db(a)) e di durata dell evento sono scelte opportunamente per ciascuna postazione, come riportato nella Tabella 2. Stazione di Monitoraggio Soglia (dba) Durata Minima (s) Azzano S.Paolo Via XXIV Maggio Bagnatica Via delle Groane 70 7 Orio al Serio Largo XXV Aprile Bergamo Via Linneo 71 9 Bergamo Via Quasimodo 63 9 Bergamo Via Colognola ai Colli Seriate (Cassinone) Via Basse Tabella 2: impostazioni per la determinazione degli eventi del sistema di monitoraggio 6

7 Queste impostazioni possono eventualmente dare luogo all identificazione di eventi che non sono di natura aeroportuale (falsi positivi). Per questo motivo i dati connessi agli eventi sonori devono essere correlati alle operazioni aeree, utilizzando le informazioni ottenute dai tracciati radar, oppure, in assenza di questi ultimi, dai tabulati della base dati volo (BDV) fornita dall ente gestore Sensibilità ai movimenti aerei Il DM 20/5/99 indica che le centraline di misura debbano essere poste in corrispondenza delle traiettorie di decollo/atterraggio. Questa caratteristica impone, prima della collocazione delle centraline, un accurata analisi del territorio circostante l aeroporto e delle procedure di volo. La corretta ubicazione delle stazioni di misura è una condizione necessaria per un adeguata funzionalità del sistema. Il posizionamento delle centraline di tipo M in corrispondenza delle traiettorie dell aeroporto di Orio al Serio è riportato nella Tabella 3, nella quale sono indicate con la lettera D le piste di decollo (D28 e D10) e le relative SID e con la lettera A le piste di atterraggio (A28 e A10). Stazione di monitoraggio D28 D TZO 044/ PRNAV A10 A Azzano S.Paolo Via XXIV Maggio Bagnatica Via delle Groane Orio al Serio Largo XXV Aprile Bergamo Via Linneo Bergamo Via Quasimodo Bergamo Via Colognola ai Colli Seriate (Cassinone) Via Basse Tabella 3: collocazione delle stazioni di misura in corrispondenza delle traiettorie 7

8 3. VERIFICA DELLE STAZIONI DI MISURA 3.1. Tarature e certificati di taratura Nella Tabella 4 sono riportati i dati essenziali dei certificati di taratura della strumentazione installata presso le stazioni di tipo M. Nome centralina Strumenti Certificato Azzano S.Paolo Via XXIV Maggio Bagnatica Via delle Groane Orio al Serio Largo XXV Aprile Bergamo Via Quasimodo Bergamo Via Colognola ai Colli Bergamo Via Linneo Seriate (Cassinone) Via Basse Fonometro Thor Fonometro Thor Fonometro Thor 7786 Fonometro Thor Ch.1 Sinus Fonometro Thor Ch.1 Sinus Fonometro Thor Ch.1 Sinus Fonometro Thor Ch.1 Sinus Certificato LAT 068 n A del 07/09/17 Certificato LAT 068 n A del 07/04/17 Certificato LAT 068 n A del 15/05/17 Certificato LAT 068 n A del 22/03/18 Certificato LAT 068 n A del 13/11/17 Certificato LAT 068 n A del 13/04/18 Certificato LAT 068 n A del 17/07/18 Tabella 4: Certificazioni per le stazioni di tipo M. Dalla Tabella risulta evidente che le catene di misura per tutte le centraline M della rete di monitoraggio, nel corso dei mesi di novembre e dicembre 2018, disponevano di un certificato di taratura conforme alla vigente normativa. 4. MISURE SIMULTANEE Nei giorni 25 ottobre, 22 novembre, 17 e 18 dicembre sono state eseguite, da parte di ARPA, misure in parallelo presso le postazioni di misura di tipo M della rete di rilevamento del rumore aeroportuale. La strumentazione utilizzata da ARPA e gli estremi delle relative certificazioni di taratura sono riportati in Tabella 5. 8

9 Strumenti Certificazione SoundBook (SINUS GmbH) n Microfono MP201 (BSWA) Preamplificatore MA211 Certificato di taratura N A rilasciato dal Centro di taratura LAT n.068. Data di emissione 14/06/2018 Fonometro 2250 Bruel&Kjaer n Microfono B&K 4189 Preamplificatore B&K ZC0032 Certificato di taratura N A rilasciato dal Centro di taratura LAT n.068. Data di emissione 05/09/2018. Fonometro DUO (01dB) n Microfono 40 CD (GRAS) Fonometro Larson & Davis 831 s.n.4011 Microfono PCB 377B02 s.n Preamplificatore PCB DE60K5A s.n Certificato di taratura N A rilasciato dal Centro di taratura LAT n.068. Data di emissione 13/06/2018. Certificato di taratura N. LAT A Data di emissione 05/09/2017. Tabella 5: Certificazioni per la strumentazione ARPA. Nei vari siti, il microfono di ARPA è stato posizionato alla minima distanza possibile da quello della stazione della rete, in modo tale che le condizioni di misura dei due strumenti fossero il più possibile uguali. Per le centraline di Bergamo Quasimodo, Bergamo Linneo, Orio al Serio XXV Aprile e Seriate Cassinone, il cui microfono si trova ad un altezza superiore a 4 metri, i microfoni del Gestore e quello di ARPA erano a quote diverse. Per quanto riguarda l individuazione degli eventi di origine aeronautica a partire dai dati fonometrici rilevati da ARPA, sono stati utilizzati gli stessi valori di soglia e durata impostati per le centraline della rete di monitoraggio (Tabella 3). Gli eventi riconosciuti dalla strumentazione di ARPA e da quella rete di monitoraggio sono stati poi confrontati esaminando i principali parametri che li caratterizzano: Ora: inizio dell evento, in corrispondenza del primo valore che supera la soglia minima prefissata; Durata [s]: durata totale dell evento, cioè per quanti secondi si supera la soglia minima; LAeq [dba]: livello equivalente ponderato A del singolo evento; SEL [dba]: livello sonoro del singolo evento; LAFMax [dba]: livello massimo dell evento con costante Fast e ponderazione A. 9

10 Dal confronto tra i grafici delle Time History di seguito riportati è possibile rilevare una buona correlazione qualitativa tra quanto è stato misurato dai due microfoni; per alcune centraline, in corrispondenza dei periodi di residuo, cioè in assenza di eventi, si sono osservati livelli di rumore misurati delle stazioni della rete sempre più alti di quelli misurati dalla strumentazione di ARPA. Tale differenza, evidente soprattutto per le centraline di Bergamo Quasimodo, Bergamo Linneo e Orio al Serio Via XXV Aprile, potrebbe essere dovuta alla quota più elevata (circa 6 m) a cui si trovavano i microfoni delle stazioni della rete rispetto a quella di 4 m del microfono di ARPA. Dal confronto tra gli eventi individuati dalle misure delle centraline SACBO e da quelle di ARPA si riscontra in generale un ottima corrispondenza tra i livelli di SEL misurati. In considerazione del fatto che la norma tecnica UNI/TR del 2009 associa agli strumenti di classe 1 un valore di incertezza che può arrivare fino a 0,45 db, incertezza cui sono soggette sia la strumentazione di ARPA che quella di SACBO, una differenza fino a 0,9 db tra le due misure rientra nell ambito della normale incertezza strumentale. La differenza osservata tra i valori misurati da ARPA e quelli ottenuti dai fonometri fissi delle centraline risulta sempre all interno di tale intervallo, tranne nel caso della centralina di Seriate Cassinone, per la quale la differenza tra il valore medio dei SEL misurati dallo strumento di ARPA e quello ottenuto dalle misure della stazione della rete è pari a 1,2 db(a) e pertanto di poco superiore a quanto atteso come massima incertezza strumentale. I risultati delle misure in parallelo sono riportati nei grafici che seguono. Nel paragrafo successivo sono riportati i risultati delle analisi statistiche di approfondimento del confronto. 10

11 Azzano Via XXIV Maggio 90 db 80 Azzano_ARPA_ CH1 - leq Azzano_SACBO_ CH1 - Leq /12 09:43:58 18/12 10:43:58 18/12 11:43:58 18/12 12:43:58 18/12 13:43:58 18/12 14:43:58 Leq (db) SEL (db) LMax (db) ORA ARPA SACBO ARPA SACBO ARPA SACBO 18/12/ :47 73, , , /12/ :56 74, , , /12/ :38 71, , , /12/ :40 70, , , /12/ :42 70, , /12/ :47 71, , , /12/ :52 72, , , /12/ :59 72, , , /12/ : , /12/ :14 66, , /12/ :23 73, , , /12/ :36 73, , , /12/ :43 69, , , /12/ :50 72, , , /12/ :06 67, , , /12/ :31 65, , , /12/ :36 65, , , /12/ :38 68, , , /12/ :40 71, , , /12/ :46 73, , /12/ : , , /12/ :20 69, , , /12/ :49 74, , , /12/ :03 68, , , /12/ :40 68, , , /12/ :58 70, , , Medie SEL 86,6 86,4 11

12 85 dba 80 Bagnatica_ARPA_ LAeq Bagnatica_SACBO_ Leq Bagnatica Via Delle Groane /12 15:39:32 17/12 15:52:52 17/12 16:06:12 17/12 16:19:32 17/12 16:32:52 ORA Leq (db) SEL (db) LMax (db) ARPA SACBO ARPA SACBO ARPA SACBO 17/12/ :46 77, ,7 89,4 81,5 81,6 17/12/ : , ,8 83,4 83,3 17/12/ : ,2 87,8 87,7 79,7 79,3 17/12/ :59 79,3 79, ,9 84, /12/ :08 79,2 79,6 90,9 90,7 84,6 83,7 17/12/ :12 78, ,9 90,7 83,3 83,1 17/12/ :15 79,4 79,8 91,7 91,6 84, /12/ :35 80,5 80,3 92,8 92,6 84,9 84,9 Medie SEL 91,1 90,9 90 dba 80 Seriate (Cassinone) Via Basse Cassinone_ARPA_ CH1 - leq Cassinone_SACBO_ CH1 - Leq /12 15:54 17/12 16:04 17/12 16:14 17/12 16:24 17/12 16:34 17/12 16:44 17/12 16:54 ORA Leq (db) SEL (db) LMax (db) ARPA SACBO ARPA SACBO ARPA SACBO 17/12/ : , , /12/ :08 78, , , /12/ :13 78, , , /12/ :15 79, , , /12/ :35 80, , , Medie SEL 92,5 91,3 12

13 Bergamo via Linneo 90 dba 80 Linneo_ARPA_2018-1/3 Ottava CH1 OVERALL A Linneo_SACBO_ CH1 Leq /11 11:56:07 22/11 12:22:47 22/11 12:49:27 22/11 13:16:07 22/11 13:42:47 22/11 14:09:27 22/11 14:36:07 Leq (db) SEL (db) LMax (db) ORA ARPA SACBO ARPA SACBO ARPA SACBO 22/11/ :23 76,4 76,2 88,4 88,5 81, /11/ :03 80,3 79,6 92,3 92,1 85,4 84,3 22/11/ :06 76,4 76,9 88,5 88,4 81,7 79,6 22/11/ :10 75,8 76,3 87,7 87,8 79,6 78,2 22/11/ :25 76,6 77,1 88,7 88,9 79,9 79,3 22/11/ :27 77,2 77,1 89,9 90,1 81,4 80,6 22/11/ :37 78,5 78,8 90,9 91,6 82,1 82,8 Medie SEL 89,8 89,9 Bergamo via Colognola ai Colli 90 dba 80 Colognola ai Colli_ARPA_2018-1/3 Ottava CH1 OVERALL A Colognola ai Colli_SACBO_ CH1 Leq /10 14:08 25/10 14:21 25/10 14:35 25/10 14:48 25/10 15:01 25/10 15:15 25/10 15:28 25/10 15:41 25/10 15:55 25/10 16:08 ORA Leq (db) SEL (db) LMax (db) ARPA SACBO ARPA SACBO ARPA SACBO 25/10/ :34 76,1 76,9 89, ,6 80,9 25/10/ :36 75,8 76, ,6 78,7 79,3 25/10/ :50 79,5 81,2 92,5 92,9 84,2 84,7 13

14 25/10/ :02 78,7 80,5 91,9 92,4 83,1 83,6 25/10/ : , ,5 80,6 81,2 25/10/ :07 75,9 76,4 88, ,4 79,1 25/10/ :14 78,7 80,1 92,3 92,8 83,8 83,7 25/10/ :24 74,7 75,3 88,1 88,7 77,5 77,7 25/10/ :30 80,8 82,8 94,2 94,7 85,3 85,9 25/10/ :41 79,1 80,9 92,6 93,1 83,3 84,3 25/10/ :43 76,1 77,1 89,2 89,8 79,7 80,9 25/10/ :54 77, ,2 91,6 81,8 82,1 Medie SEL 91,2 91,7 Orio al Serio Largo XXV Aprile 90 dba 80 Orio_ARPA_ CH1 Leq Orio_SACBO_ CH1 Leq /11 13:18:39 22/11 13:41:59 22/11 14:05:19 22/11 14:28:39 22/11 14:51:59 22/11 15:15:19 22/11 15:38:39 ORA Leq (db) SEL (db) LMax (db) ARPA SACBO ARPA SACBO ARPA SACBO 22/11/ :23 75,6 75,7 88,6 88,7 79,8 80,3 22/11/ :29 70, , ,4 73,3 22/11/ :03 74,9 74,6 87,6 87,6 78,4 78,8 22/11/ : , ,1 78,1 77,9 22/11/ :09 75,6 75,3 88,4 88,5 79,1 79,8 22/11/ : ,6 88, ,2 79,9 22/11/ :26 75,6 75,6 89,4 89,4 79,7 79,8 22/11/ :36 74,5 74,4 88,7 88,7 79,1 79,1 Medie SEL 88,1 88,2 14

15 Bergamo via Quasimodo 90 dba 80 Quasimodo_ARPA_ LAeq Quasimodo_SACBO_ Leq /12 10:05:24 18/12 11:05:24 18/12 12:05:24 18/12 13:05:24 18/12 14:05:24 18/12 15:05:24 Leq (db) SEL (db) LMax (db) ORA ARPA SACBO ARPA SACBO ARPA SACBO 18/12/ :38 76,4 76,6 90,6 90,9 82,1 82,9 18/12/ :40 75,4 74, , ,4 18/12/ :42 75,3 75,1 88,5 88,9 79,7 80,6 18/12/ :47 75,4 75,5 89,3 89,7 81,1 81,7 18/12/ :51 75,8 76,1 90,2 90,6 81,1 81,9 18/12/ :58 77,6 77,4 91,5 91,3 83,3 82,8 18/12/ :09 76,9 76,5 91,2 91,7 82,5 83,7 18/12/ :14 65,1 66,1 76,9 78,2 66,8 68,9 18/12/ :23 76,9 76, ,3 82,3 82,3 18/12/ :35 77,5 77,4 91,3 91,6 82,9 83,8 18/12/ :43 79,4 79,4 93,5 93,6 85,4 85,8 18/12/ :50 77,8 78,3 92,2 92,7 83,8 84,4 18/12/ :06 74,9 75,8 89,8 90,4 81,2 81,7 18/12/ :36 70,1 70,5 84,3 84,6 73,3 73,9 18/12/ :38 70,7 70,3 83,2 83,5 73, /12/ :40 74,3 74,5 88,6 89,1 79,4 80,1 18/12/ :46 76,9 76,9 91,2 91, ,9 18/12/ :07 77,5 77,1 91,9 91,7 82, /12/ :20 78,5 78,5 91,7 92,1 84,5 84,8 18/12/ :48 76, ,4 91,8 82,5 83,8 18/12/ : ,7 79,5 78,1 72, /12/ : , ,5 81, /12/ :58 78,1 78,4 92,6 93, ,6 18/12/ :23 78,1 78,7 92,8 93,5 84,1 85,2 Medie SEL 90,4 90,8 15

16 5. CONFRONTO TRA LE SERIE DI DATI Le analisi statistiche per il confronto delle serie di dati descritte di seguito sono state applicate ai valori di Livello equivalente (Leq(A)) con tempo di integrazione di un secondo. Sono stati utilizzati i seguenti metodi statistici: 1) Grafici a dispersione, boxplot e principali statistiche univariate sulle serie complete per un'analisi qualitativa generale; 2) Coefficienti di correlazione lineare di Pearson [1] ; 3) Rette di regressione lineare [2] tra le serie istantanee del gestore e di ARPA, con stima dei relativi parametri [3] e dell indice di determinazione R 2 [4]. Una breve descrizione dei parametri statistici utilizzati è riportata in Appendice 1. Per ciascuna stazione di misura si presentano di seguito i risultati ottenuti dalle analisi statistiche elencate in precedenza: intercetta, coefficiente angolare e indice di determinazione ricavati dagli scatter plot e i parametri principali della distribuzione ottenuti dai boxplot: media, mediana, I e III quartile, minimo, massimo e deviazione standard ed eventuali outlier. AZZANO SAN PAOLO VIA XXIV MAGGIO Le misure in parallelo presso la centralina di Azzano San Paolo hanno avuto una durata di circa 5 ore e 30 minuti, pertanto le analisi statistiche sono state condotte su coppie di dati di Leq istantaneo. Lo scatter plot, riportato nella figura seguente, evidenzia una forte correlazione lineare, con un coefficiente pari a 0,98. Coefficienti Stima p-value intercetta 0,84 <0,0001 β1 0,980 <0,0001 R 2 =0,979 Figura 5-1: scatterplot confronto Leq per la centralina di Azzano Si rileva un limitatissimo numero di misure in cui a bassi livelli di rumorosità rilevati dal gestore corrispondono alte intensità rilevate da ARPA e viceversa. Questo fenomeno interessa 16

17 comunque dei livelli di Leq inferiori a 65 db(a) quindi non associati ai picchi degli eventi aeroportuali. Il coefficiente angolare β1 della retta è significativo (p-value minore di 0,0001 associato al test H0:β1=0) e pari a 0,989; la quota di varianza spiegata (R 2 ) dalla retta è pari al 97,9% della varianza totale. Il valore di coefficiente angolare è prossimo a 1 e quindi la retta è prossima alla bisettrice. L'intercetta per questa centralina indica un offset poco significativo, pari a 0,84 db. ARPA SACBO Min.: Min.: st Qu.: st Qu.: Median : Median : Mean : Mean : rd Qu.: rd Qu.: Max. : Max. : Dev.Std.: 5.87 Dev.Std.: 5.82 Figura 5-2: boxplot serie istantanee per la centralina di Azzano I boxplot delle due serie sono molto simili, come mostra il confronto tra i principali parametri riportati nella relativa tabella (v. fig. 5-2). In entrambi i casi la maggior parte dei dati è concentrata nell intervallo di valori tra 47 e 53 db(a) (in assenza di rumore aereo), con picchi che raggiungono 81 db(a). BAGNATICA VIA DELLE GROANE Le misure in parallelo presso la centralina di Bagnatica si sono protratte per poco più di un ora circa e le coppie di dati di Leq istantaneo analizzate ammontano a Coefficienti Stima p-value intercetta -1,93 <0,0001 β1 1,02 <0,0001 R 2 =0,952 Figura 5-3: scatterplot confronto Leq per Bagnatica Via delle Groane 17

18 Lo scatter plot, riportato in fig. 5-3, evidenzia un elevata concentrazione di valori attorno alla bisettrice del grafico, sia per i valori più elevati relativi agli eventi sonori aeronautici, sia per i valori di fondo; anche per questa centralina la correlazione risulta molto forte, con un coefficiente pari a 0,975. Il modello di regressione lineare restituisce anche per Bagnatica dei buoni risultati: una pendenza prossima all unità (1,02), un indice di determinazione pari a 95,2% ed un intercetta pari a -1,93, che testimonia come la centralina di ARPA misuri valori leggermente superiori. Questa tendenza viene evidenziata anche dal boxplot, soprattutto per i livelli di rumore più bassi. ARPA SACBO Min.: Min.: st Qu.: st Qu.: Median : Median : Mean : Mean : rd Qu.: rd Qu.: Max. : Max. : Dev.Std.: 4.70 Dev.Std.: 4.94 Figura 5-4: boxplot serie istantanee per Bagnatica Via delle Groane SERIATE CASSINONE La misura eseguita presso la centralina di Seriate - Cassinone ha fornito 3776 dati di Leq istantaneo (da una misura della durata di poco più di 1 ora), che sono stati confrontati con i valori di Leq misurati contemporaneamente dallo strumento del Gestore. Coefficienti Stima p-value Intercetta 5,72 <0,0001 β1 0,913 <0,0001 R 2 =0,967 Figura 5-5: scatterplot confronto Leq per Seriate Cassinone 18

19 Dal grafico di dispersione si evidenzia una buona corrispondenza tra i valori misurati dalla stazione della rete e da ARPA. Il coefficiente angolare della retta di regressione è pari a 0,913 e l intercetta della retta è pari 5,72 dba. L indice di correlazione lineare risulta quindi elevato, pari a 0,983. ARPA SACBO Min.: Min.: st Qu.: st Qu.: Median : Median : Mean : Mean : rd Qu.: rd Qu.: Max. : Max. : Dev.Std.: 4.74 Dev.Std.: 4.15 Figura 5-6: boxplot serie istantanee per Seriate - Cassinone Dai boxplot si riscontra come strumento della rete, rispetto a quello di ARPA, misuri valori leggermente più alti in corrispondenza dei livelli più bassi, mentre in corrispondenza dei picchi è lo strumento di ARPA a misurare valori più elevati. Questo andamento è riscontrabile dal confronto tra i principali parametri statistici riportati nella relativa tabella (v. fig. 5-6). In entrambi i casi la maggior parte dei dati è concentrata nell intervallo di valori tra 50 e 55 db(a), con picchi che raggiungono 87 db(a). BERGAMO VIA LINNEO La misura eseguita presso la centralina di Bergamo Via Linneo ha fornito dati di Leq istantaneo (da una misura della durata di circa 2 ore e 30 minuti), che sono stati confrontati con i valori di Leq misurati contemporaneamente dallo strumento della rete di monitoraggio. Coefficienti Stima p-value intercetta 7,53 <0,0001 β1 0,876 <0,0001 R 2 =0,931 Figura 5-7: scatterplot confronto Leq per Bergamo Via Linneo 19

20 Dal grafico di dispersione si evidenzia una buona correlazione tra i dati rilevati dalla stazione della rete di rilevamento del rumore e la misura di ARPA confermata da un indice di correlazione lineare pari a 0,964. L intercetta della retta di regressione, pari a 7,53 dba, denota che la centralina della rete misura valori più alti rispetto a quella di ARPA, soprattutto a livelli più bassi, mentre a valori più elevati le due serie di dati tendono ad allinearsi. Anche i boxplot evidenziano questo fenomeno, con le misure del gestore che risultano superiori di 1,9 dba per i valori più bassi, mentre per il terzo quartile si attestano su 1,0 db(a). ARPA SACBO Min.: Min.: st Qu.: st Qu.: Median : Median : Mean : Mean : rd Qu.: rd Qu.: Max. : Max. : Dev.Std.: 5.23 Dev.Std.: 4.75 Figura 5-8: boxplot serie istantanee per Bergamo Via Linneo Per questa centralina si procederà pertanto ad un analisi più approfondita, riportata nel capitolo successivo, in corrispondenza degli eventi sonori aeronautici individuati. BERGAMO COLLI La misura eseguita presso la centralina di Bergamo - Colli ha fornito 7191 dati di Leq istantaneo (da una misura della durata di circa 2 ore), che sono stati confrontati con i valori di Leq misurati contemporaneamente dallo strumento del Gestore. Coefficienti Stima p-value intercetta 4,54 <0,0001 β1 0,931 <0,0001 R 2 =0,912 Figura 5-9: scatterplot confronto Leq per Bergamo - Colli 20

21 Dal grafico di dispersione si evidenzia un buon allineamento tra i valori misurati dal gestore e da ARPA. Il coefficiente angolare della retta di regressione è pari a 0,931 e l intercetta della retta è pari 4,54 dba. L indice di correlazione lineare risulta elevato, pari a 0,955. ARPA SACBO Min.: Min.: st Qu.: st Qu.: Median : Median : Mean : Mean : rd Qu.: rd Qu.: Max. : Max. : Dev.Std.: 4.11 Dev.Std.: 4.01 Figura 5-10: boxplot serie istantanee per Bergamo - Colli Dai boxplot si riscontra una buona corrispondenza tra le due misure, con una costante lieve sovrastima da parte dello strumento del gestore, come mostra il confronto tra i principali parametri riportati nella relativa tabella (v. fig. 5-6). In entrambi i casi la maggior parte dei dati è concentrata nell intervallo di valori tra 57 e 60 db(a), con picchi che raggiungono 85 db(a). ORIO AL SERIO VIA XXV APRILE Il dataset relativo alle misure eseguite presso la centralina di Orio al Serio conta 9550 coppie di dati di Leq istantaneo relative ad una misura della durata di circa 2 ore e 40 minuti. Lo scatterplot evidenzia una maggiore dispersione delle osservazioni in corrispondenza dei valori più bassi. Il coefficiente di correlazione lineare è pari a 0,949. Coefficienti Stima p-value intercetta 9,34 <0,0001 β1 0,872 <0,0001 R 2 =0,902 Figura 5-11: scatterplot confronto Leq per Orio al Serio Via XXV Aprile 21

22 Per tutta la serie si evidenzia come i valori registrati da parte della centralina della rete, in particolare per i valori più bassi, siano superiori. Questa differenza è ulteriormente evidenziata da un valore dell intercetta pari a 9,34 db(a) ed è visibile anche dai principali paramentri statistici riassunti nel boxplot. Il coefficiente angolare della retta e la quota di varianza spiegata rispettivamente 0,872 e 0,902. ARPA SACBO Min.: Min.: st Qu.: st Qu.: Median : Median : Mean : Mean : rd Qu.: rd Qu.: Max. : Max. : Dev.Std.: 4.68 Dev.Std.: 4.30 Figura 5-12: boxplot serie istantanee per Orio al Serio Via XXV Aprile Per questa centralina si procederà pertanto ad un analisi più approfondita, riportata nel capitolo successivo, in corrispondenza degli eventi sonori aeronautici individuati. BERGAMO VIA QUASIMODO La misura eseguita presso la centralina di Bergamo Via Quasimodo ha fornito dati di Leq istantaneo (da una misura della durata di 5:20 ore), che sono stati confrontati con i valori di Leq misurati contemporaneamente dallo strumento della rete di rilevamento. Coefficienti Stima p-value intercetta 8,34 <0,0001 β1 0,887 <0,0001 R 2 =0,940 Figura 5-13: scatterplot confronto Leq per Bergamo Via Quasimodo 22

23 Dal grafico di dispersione si evidenzia un indice di correlazione lineare pari a 0,97 mentre l intercetta della retta di regressione (offset tra le misure) è pari a 8,34 db(a), il che è indicativo del fatto che lo strumento della rete misuri valori leggermente più alti. I boxplot mettono in evidenza questa generale sovrastima che risulta pari a circa 2,30 db(a) per i valori di fondo e in media si attesta a circa 2 db(a), scendendo sotto 0,5 db(a) in corrispondenza dei livelli massimi. ARPA SACBO Min.: Min.: st Qu.: st Qu.: Median : Median : Mean : Mean : rd Qu.: rd Qu.: Max. : Max. : Dev.Std.: 3.94 Dev.Std.: 3.60 Figura 5-14: boxplot serie istantanee per Bergamo Via Quasimodo Per questa centralina si procederà pertanto ad un analisi più approfondita, riportata nel capitolo successivo, in corrispondenza degli eventi sonori aeronautici individuati. 6. ANALISI IN CORRISPONDENZA DEGLI EVENTI Si può ipotizzare che le differenze evidenziate per le centraline di Bergamo-Quasimodo, Bergamo-Linneo e Orio al Serio-Via XXV Aprile siano dovute al posizionamento del microfono del gestore che, essendo installato ad una quota superiore rispetto al microfono della strumentazione di ARPA, non risente di alcun tipo di schermatura e risulta più sensibile ad altre sorgenti locali. In particolare, la centralina di Bergamo-Quasimodo si trova in prossimità della statale SS671, strada extraurbana principale. Le differenze appaiono più significative ai livelli di rumore più bassi, in assenza di eventi aeronautici. Si sono, pertanto, approfonditi i confronti statistici limitandosi ai dati corrispondenti agli eventi sonori associati ai sorvoli individuati da entrambi i microfoni. Dovendo necessariamente confrontare dataset con lo stesso numero di dati ed essendo gli eventi individuati da ARPA e dallo strumento della rete spesso caratterizzati da durate ed istanti iniziali leggermente differenti, per evitare che le analisi siano condizionate dalle scelte dell operatore si è definita una regola da applicare per la selezione dei dati da confrontare. Si è 23

24 scelto pertanto di considerare tra le coppie di dati (ARPA-gestore) quelle che le elaborazioni di entrambe le serie attribuiscono all evento sonoro dovuto ad un sorvolo. Di seguito vengono riportati i risultati dei confronti così ottenuti per entrambe le centraline. BERGAMO VIA LINNEO coefficienti Stima p-value intercetta 5,22 <0,001 β1 0,934 <0,001 Bisettrice Retta del modello R 2 =0,917 Figura 6-3: scatterplot confronto Leq eventi per Bergamo - Quasimodo Vengono confrontate due serie con 109 dati. Lo scatter plot evidenzia un indice di correlazione lineare pari al 95,8% e il valore dell intercetta risulta pari a 5,22 db(a), significativamente ridotto rispetto alla serie completa. ARPA SACBO Min.: Min.: st Qu.: st Qu.: Median : Median : Mean : Mean : rd Qu.: rd Qu.: Max. : Max. : Dev.Std.: 3.00 Dev.Std.: 2.93 Figura 6-4: boxplot serie istantanee eventi per Bergamo - Quasimodo I boxplot sono decisamente migliori rispetto a quelli della serie completa e si osserva una buona corrispondenza tra le due misure come mostra il confronto tra i principali parametri riportati nella relativa tabella (v. fig.6.4). 24

25 ORIO AL SERIO VIA XXV APRILE coefficienti Stima p-value intercetta 4,80 <0,001 β1 0,937 <0,001 Bisettrice Retta del modello R 2 =0,957 Figura 6-1: scatterplot confronto Leq eventi per Bergamo - Quasimodo Vengono confrontate due serie con 156 dati. Lo scatter plot evidenzia un netto miglioramento, sia del coefficiente angolare della retta, sia dell intercetta, che risultano pari rispettivamente a 0,937 e 4,80 db(a). Anche l indice di correlazione ha un elevato valore, pari a 0,978. ARPA SACBO Min.: Min.: st Qu.: st Qu.: Median : Median : Mean : Mean : rd Qu.: rd Qu.: Max. : Max. : Dev.Std.: 4.39 Dev.Std.: 4.20 Figura 6-2: boxplot serie istantanee eventi per Bergamo - Quasimodo I boxplot in questo caso sono decisamente migliori rispetto a quelli della serie completa e si osserva una buona corrispondenza tra le due misure, come mostra il confronto tra i principali parametri riportati nella relativa tabella (v. fig.6.6), e più simili per le due serie. Si si nota una leggera sovrastima da parte del gestore. 25

26 BERGAMO VIA QUASIMODO coefficienti Stima p-value intercetta 5,82 <0,001 β1 0,927 <0,001 Bisettrice Retta del modello R 2 =0,938 Figura 6-3: scatterplot confronto Leq eventi per Bergamo - Quasimodo Vengono confrontate due serie con 566 dati. Lo scatter plot evidenzia un elevato indice di correlazione lineare pari al 96,8% e il valore dell intercetta risulta pari a 5,82 db(a), ridotto rispetto alla serie completa. ARPA SACBO Min.: Min.: st Qu.: st Qu.: Median : Median : Mean : Mean : rd Qu.: rd Qu.: Max. : Max. : Dev.Std.: 5.89 Dev.Std.: 5.64 Figura 6-4: boxplot serie istantanee eventi per Bergamo - Quasimodo I boxplot sono migliori rispetto a quelli della serie completa e si osserva una buona corrispondenza tra le due misure come mostra il confronto tra i principali parametri riportati nella relativa tabella (v. fig.6.4). 26

27 7. CONCLUSIONI Si riscontra una buona concordanza nell andamento generale delle Time History e nel riconoscimento degli eventi tra le misure effettuate da ARPA e le rilevazioni delle centraline fisse della rete di rilevamento del rumore aeroportuale. In tutti i casi, infatti, i parametri ottenuti per le rette di regressione indicano una buona correlazione tra le misure. Per tutti i confronti tra le serie, l indice di correlazione lineare non è mai inferiore a 0,9, mentre il coefficiente angolare della retta risulta inferiore a 0,9 solo per le centraline di Bergamo Quasimodo e Linneo e Orio al Serio XXV Aprile. Per queste centraline si rileva anche un intercetta significativa, indice del fatto che la strumentazione della rete misura valori più alti rispetto a quella di ARPA. Per tali centraline sono state pertanto eseguite ulteriori analisi statistiche limitate ai dati relativi agli eventi sonori corrispondenti a sorvoli aerei rilevati da entrambe le strumentazioni. Ai fini della determinazione dell indice LVA, che descrive il rumore della sola sorgente aeroportuale, sono infatti questi ultimi i dati significativi. Le centraline di Bergamo - via Quasimodo e via Linneo e di Orio al Serio Via XXV Aprile, per le quali si è proceduto con queste analisi, sono contraddistinte da un posizionamento del microfono ad un elevata quota, superiore a quella cui è stato posizionato il microfono di ARPA (4 metri), il che può essere causa di una maggiore sensibilità al rumore di fondo, essendo il microfono a quota più elevata maggiormente esposto a diverse sorgenti acustiche. Le analisi effettuate in corrispondenza degli eventi sonori associati ai sorvoli hanno fornito buoni risultati e l intercetta della retta di regressione è migliorata. Un altra centralina per la quale il microfono si trova ad una quota superiore a 4 m è quella di Seriate-Cassinone. I livelli di rumore misurati da questa stazione sono più elevati di quelli misurati dal microfono di ARPA in corrispondenza del rumore di fondo, mentre in occasione dei sorvoli aerei è ARPA a misurare livelli più alti. Dal calcolo dei SEL medi registrati dalle centraline di ARPA e SACBO si riscontra in generale una buona concordanza nel riconoscimento degli eventi; la differenza dei SEL medi non è mai superiore a 0,9 db(a), ad eccezione della centralina di Seriate-Cassinone, dove il livello medio dei SEL misurati da ARPA supera quello di SACBO di 1,2 db(a). Per tutte le altre stazioni le differenze tra i valori di SEL misurati dalla strumentazione di ARPA e dalle centraline SACBO risultano inferiori a 0,9 db(a). 27

28 8. APPENDICE Definizioni parametri e metodi statistici [1] Il coefficiente di correlazione lineare di Pearson è un indice compreso nell'intervallo [- 1;+1] che misura il grado della eventuale relazione di linearità tra due variabili quantitative. Quando il coefficiente vale 1 indica la perfetta correlazione lineare diretta tra le due variabili; il valore -1 è invece caratteristico di una perfetta correlazione lineare inversa. L ipotesi in cui l indice assuma valore nullo può descrivere due differenti situazioni. Infatti, ci si può trovare nel caso in cui al variare di una variabile l'altra rimanga perfettamente costante, oppure nel caso in cui la dispersione dei punti sullo scatter plot sia tale da non ricondurre ad una correlazione lineare tra le due variabili. Il primo caso è graficamente riassunto da una retta parallela all asse delle ascisse, mentre il secondo caso è identificato da una macchia di punti riportata per il caso 0,0. [2][3] La retta di regressione lineare dei minimi quadrati: il metodo dei minimi quadrati viene utilizzato per determinare una funzione lineare che meglio approssimi la relazione tra i dati che si stanno considerando. I parametri caratteristici della funzione lineare (il coefficiente angolare e l'intercetta) devono essere tali da rendere minime le somme dei quadrati delle distanze tra i dati osservati e quelli che si trovano sulla curva che rappresenta la funzione. A seguito di questo procedimento ne conseguirà che i residui, cioè la differenza tra i valori previsti dalla retta e quelli osservati, avranno media zero. Successivamente, sui parametri stimati, verrà applicato un test per valutare la significatività del modello. Infatti, assumendo che la distribuzione dei parametri segua un andamento gaussiano, cioè che i valori stimati siano estratti da una variabile casuale normale, si conduce un test T in cui l'ipotesi nulla oggetto della verifica è H0:β1=0, cioè pendenza della retta nulla, ovvero il caso in cui il modello non risulta statisticamente significativo. La probabilità che esista l ipotesi pendenza uguale a zero viene chiamata p-value e viene riportata in ogni tabella a fianco al valore del coefficiente. Se il p-value ha valore superiore a 0,05 l ipotesi nulla, con un grado di confidenza del 95%, può non essere esclusa (ossia può esistere il caso pendenza uguale a zero ). Lo stesso procedimento, anche se tendenzialmente meno importante, vale per l'intercetta, la cui ipotesi messa a verifica è H0:int=0. [4] L'indice di determinazione R 2 rappresenta un parametro che, partendo dalla retta di regressione, indica di quanto le variabili analizzate abbiano un dipendenza lineare l una dall altra. L R 2 può assumere valori compresi fra 0 e 1. Se è pari a 1 allora esiste una perfetta 28

29 relazione lineare fra il fenomeno analizzato e la sua retta di regressione. Se pari a 0 non esiste alcuna relazione lineare fra le due variabili mentre i valori compresi fra 0 e 1 forniscono una indicazione sulla efficacia della retta di regressione di sintetizzare l oggetto dell analisi. Questo indice viene calcolato attraverso il rapporto tra la devianza spiegata (ossia il la somma dei quadrati delle distanze tra i punti della retta e la loro media) e la devianza totale. La devianza totale viene ottenuta dalla somma della devianza spiegata con la devianza residua (la somma dei quadrati delle distanze tra i punti della retta ed i dati osservati). 29