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WP 2.6. Sviluppare tecniche iperspettrali per la misura dellanidride carbonica di origine vulcanica in un plume in fase di quiescenza Studiare le emissioni.

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Presentazione sul tema: "WP 2.6. Sviluppare tecniche iperspettrali per la misura dellanidride carbonica di origine vulcanica in un plume in fase di quiescenza Studiare le emissioni."— Transcript della presentazione:

1 WP 2.6

2 Sviluppare tecniche iperspettrali per la misura dellanidride carbonica di origine vulcanica in un plume in fase di quiescenza Studiare le emissioni di Metano dal suolo con tecniche iperspettrali prossimali Obiettivi del Work Package

3 Task Contenuto in gas del plume vulcanico: Sviluppo di un nuovo tipo di algoritmo LIR basato su dati EO nel SWIR per la misura del contenuto in anidride carbonica di un plume vulcanico. Riadattamento di algoritmi esistenti per i dati simulati prisma per la misura del contenuto colonnare di vapore acqueo di origine vulcanica. Task Emissioni gassose dal suolo: Sviluppo di un nuovo tipo di algoritmo per le emissioni diffuse di gas metano. Collegamento con altri moduli: simulazione di dati iperspettrali prisma (WP 2.7); Cal/VAL (WP 3.1) Output: Mappe di distribuzione spaziale e di classificazione dei vari componenti gassosi e Raccolta dati sulle emissioni di metano TASKS

4 Stato dellarte delle tecniche di misura di XCO2 Analisi e revisione degli algoritmi pre-esistenti delle tecniche iperspettrali Individuazione dei dataset disponibili Implemtazione dellalgoritmo CIBRW considerando il contributo in emissone in un plume esplosivo Applicazione algoritmo CIBRW a dataset aerei MIVIS 1997 su Stromboli Individuazione delle bande di assorbimento CH4 Attività svolte

5 Task Dati di archivio aerei: Sorvoli aerei acquisiti nelle campagne MVRSS 97 con il sensore MIVIS su Stromboli - Nuove acquisizioni con sorvoli aerei sullEtna zona sommitale in fase di quiescenza. Coinvolgimento della sorveglianza geochimica per ottenere la contestualità tra il volo aereo e le misure di terra che vengono effettuate dalla sezione INGV di Palermo - Data set spaziali quali Hyperion acquisiti nelle fasi eruttive - Data set simulati che saranno prodotti durante il progetto Task Nuove acquisizioni di dati iperpsettrali di degassamneto dal suolo nella zona di Paterno le salinelle e la zona di Aragona - Data set simulati che saranno prodotti durante il progetto Dataset disponibili

6 CO2 Requirements strumentali Dataset SNR delle bande spettrali SWIR dove e presente l assorbimento delle molecole di CO2 MIVIS 94SNR<10 MIVIS 97SNR<10 Hyperion 2001 SNR 10 Hyperion 2003 SNR 10 Le molecole dei gas che compongono un plume vulcanico di degassamento quali CO2 interagiscono con la radiazione solare. Utilizzando uno strumento iperspettrale che misura la radiazione nellintervallo spettrale tra 1.9 e 2.1 microns e possibile potenzialmente derivarne il contento in CO2. Il segnale misurato dallo strumento e pero affetto in primo luogo dal background atmosferico ed in secondo luogo e basso rispetto al rumore di fondo (noise). SNR e stato calcolato con il metodo dellarea omogenea e con il metodo di Gao e messo a confronto tra i diversi dati acquisiti sullEtna. Pertanto se il rapporto rumore non e >10 nel minimo della banda di assorbimento della CO2, il segnale non potra essere utilizzato per il retrieval del contenuto colonnare del gas. Nel caso di sorgente in emissione SNR aumenta poiche aumenta il segnale, tuttavia nel segnale Hyperion il segnale risulta nella maggior parte dellimmagine saturato nello spettromentro SWIR

7 Attivita in corso Acquisizione nuovi data set aerei sul test site Etna. La campagna aerea e in corso di organizzazione. Partecipazione a campagne di misure di terra Implementazione dellalgoritmo APDA-LIR

8 Sensore iperspettrale aereo CARATTERISTICHE SISTEMA IPERSPETTRALE VNIRSWIR Spectrometer Name ImSpector V10E /Specim ImSpector N25E /Specim Spectral Range nm nm Spectral Resolution2.8 nm10 nm Spectral Sampling1.2 nm6.3 nm Spectral bands Spatial pixels Digital resolution12 bit14 bit FOV68.64°36° Focal length9 mm15 mm Al momento e in corso di organizzazione lo scambio dati di test del sensore iperspettrale ai fini della verifica della calibrazione radiometrica e del SNR con particolare riferimento alle diverse bande di assorbimento di CO2, CH4 e H2O.

9 LAlgoritmo APDA-LIR La tecnica Atmospheric Pre-Corrected Differential Absorption Technique APDA e una evoluzione del CIBR. Lalgoritmo si basa sulla pre-correzione seguente equazione di trasferimento radiativo nel caso di un sensore che acquisisca in maniera spettrale Dove: L( l) e la radianza spettrale per un canale, r(l) e la riflettanza del terreno includendo gli effetti di adiacenza; E0 (l) e lirradianza eso- atmosferica; s e langolo sotteso dalla normale alla congiungente sole- terra; t1(l) e la trasmittanza atmosferica relativo al path sun-ground; t2(l) e la trasmittanza atmosferica relativo al path ground-sensor; Latm(l) e la total upwelled radiance atmosferica totale. I termini di trasmittanza possono essere separati in termimi che dipendono dal contenuto in aerosol dal contenuto in gas e dal vapore acqueo.

10 Linnovazione della tecnica e il basarsi sui molteplici canali che un dato ipersperspettrale presenta tipici di un assorbimento di un gas. Il CIBR dellequazione precedente diventa quindi lequazione di base dellAPDA e la seguente Dove con m e indicato lindice del canale spettrale dellassorbimento; Latm e il termine di upwelling radiance; LIR([x], [y]) si riferisce ad una rigressione lineare y=ax+b per i punti y=Lr - Latm,r valutati x = lr. La rigressione lineare e calcolata tra le features degli assorbimenti dello spettro e gli indici i and j in si riferiscono ai canali spettrali. Basandosi su tre canali la precedente equazione ritorna il CIBR ma con il termine di correzione Latm


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