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Workshop PRIMI (12 aprile 2011) - Il monitoraggio dallo spazio dellinquinamento marino da idrocarburi tra presente e futuro La campagna oceanografica del.

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1 Workshop PRIMI (12 aprile 2011) - Il monitoraggio dallo spazio dellinquinamento marino da idrocarburi tra presente e futuro La campagna oceanografica del progetto PRIMI: verifica in situ del funzionamento del sistema di monitoraggio dei rilasci di idrocarburi in mare e di previsione del loro spostamento Francesco Bignami Rosalia Santoleri PRIMI Cruise Group

2 Workshop PRIMI (12 aprile 2011) - Il monitoraggio dallo spazio dellinquinamento marino da idrocarburi tra presente e futuro Obbiettivi della Campagna PRIMI Verifica in situ del funzionamento del sistema PRIMI per il monitoraggio di rilasci di idrocarburi in mare e la previsione del loro spostamento. In particolare: 1.Verifica della capacità dei Moduli SAR e Ottico di individuare macchie di idrocarburo in mare 2.Verifica della capacità del Modulo Previsione di prevedere lo spostamento e la trasformazione delle macchie di idrocarburo 3.Analisi delle modalità di spostamento, indotto da vento e corrente, delle macchie di idrocarburo mediante rilascio di boe alla deriva nelle macchie stesse 4.Analisi delle caratteristiche delle macchie di idrocarburo con RADAR e LIDAR in situ (rispettivamente: onde capillari e fluorescenza) 5.Analisi della composizione, concentrazione e densità degli idrocarburi presenti nelle macchie, mediante campionamenti dacqua inquinata e analisi chimiche di laboratorio 6.Acquisizione di dati bio-ottici (modulazione della luce in acqua da parte della biomasssa fitoplanktonica e degli idrocarburi) per convalida prodotti satellitari marini 7.Acquisizione di dati meteo-marini, rotta nave Urania e posizione navi circostanti per verifica calcolo campi di vento e identificazione navi da immagini SAR 8.Acquisizione dati fisici, chimici e biologici della zona di mare, per convalida modelli di circolazione marina e prodotti satellitari marini

3 Workshop PRIMI (12 aprile 2011) - Il monitoraggio dallo spazio dellinquinamento marino da idrocarburi tra presente e futuro Organizzazione e partecipanti La campagna PRIMI è stata finanziata dal CNR ed organizzata dal CNR-ISAC. Hanno partecipato alla campagna: partners PRIMI istituti/enti esterni al progetto E stata impiegata la Nave Oceanografica Urania del CNR ASI Centro di Geodesia Spaziale, Matera CNR-ISAC, UOS Roma E-GEOS, Matera ENEA, Frascati (RM), Casaccia (RM), Santa Teresa (SP) INGV, Bologna Università Piemonte Orientale, Alessandria Università Parthenope, Napoli Università di Bologna CNR-ISSIA, Bari CNR-ISMAR, La Spezia CNR-IAMC, UOS Oristano & UOS Napoli CNR-IBF, Pisa Stazione Zoologica Anton Dohrn, Napoli

4 Workshop PRIMI (12 aprile 2011) - Il monitoraggio dallo spazio dellinquinamento marino da idrocarburi tra presente e futuro Area geografica e periodo E stata scelta unarea geografica con alto numero e frequenza di scarichi illegali di idrocarburi, consultando il database storico PRIMI: Mar Tirreno meridionale Canale di Sardegna Canale di Sicilia Mar Ionio Periodo: 6 Agosto - 7 Settembre 2009

5 Workshop PRIMI (12 aprile 2011) - Il monitoraggio dallo spazio dellinquinamento marino da idrocarburi tra presente e futuro Strategia di campionamento Il cruise plan (rotta e campionamenti) è stato scelto in base alle acquisizioni satellitari SAR pianificate, in modo che la nave si trovasse nella scena satellitare al momento dellacquisizione, per massimizzare la probabilità di raggiungere le macchie di idrocarburo individuate nelle immagini stesse. Satelliti SAR: ERS-2, ENVISAT COSMO-SkyMed Satelliti con sensori ottici: MODIS Aqua MODIS Terra MERIS ENVISAT ASAR ENVISAT COSMO-SkyMed ERS-2 MODIS MERIS

6 Workshop PRIMI (12 aprile 2011) - Il monitoraggio dallo spazio dellinquinamento marino da idrocarburi tra presente e futuro MODULI SAR/OTTICO: INDIVIDUAZIONE MACCHIE DA SATELLITE RILASCIO BOE NELLA MACCHIA MONITORAGGIO TRIETTORIE CAMPIONI ACQUA E IDROCARBURO Individuazione rilasci, previsione e ricerca in situ NAVE URANIA: RICERCA MACCHIE IN POSIZIONI PREVISTE CAMPIONAMENTO MACCHIE INDIVIDUATE MODULO PREVISIONE: PREVISIONI CIRCOLAZIONE MARINA ( MODELLI MEDITERRANEO E SOTTOBACINI ) PREVISIONI SPOSTAMENTO MACCHIE DI IDROCARBURO ( MODELLO OIL SPILL )

7 Workshop PRIMI (12 aprile 2011) - Il monitoraggio dallo spazio dellinquinamento marino da idrocarburi tra presente e futuro Stazioni di misura + stazione idrologica macchia campionata Individuati 30 rilasci idrocarburo da SAR (14 immagini) 8 raggiunti e campionati da nave Urania Effettuate 165 stazioni idrologiche nella zona

8 Workshop PRIMI (12 aprile 2011) - Il monitoraggio dallo spazio dellinquinamento marino da idrocarburi tra presente e futuro Strumentazione Boe alla deriva Iridium I-SPHERE Profilatore luce SATLANTIC Campionatore acqua Rosette (24 bottliglie) & CTD (sonda multiparametrica) RADAR in situ Boa alla deriva UNIBO XBT (sonda temperatura) LIDAR (laser fluorescenza) Boe alla deriva ARGO Stazione meteo Correntometro ADCP Termosalinografo

9 Workshop PRIMI (12 aprile 2011) - Il monitoraggio dallo spazio dellinquinamento marino da idrocarburi tra presente e futuro Dati Dati idrologici in stazioni di misura: CTD: profili verticali di pressione, temperatura, salinità,densità, O 2 disciolto, torbidità, fluorescenza Rosette: campioni dacqua (diverse profondità) di nutrienti, clorofilla, fitoplancton, CDOM, DOC, O 2 Campionamento manuale: campioni di acqua inquinata (superficie) Dati bio-ottici in stazioni di misura e rilasci: profili multispettrali SATLANTIC di luce in acqua e superficie ( nm, visibile) Dati boe alla deriva: posizioni macchie di idrocarburo, correnti, trasmessi tramite comunicazioni satellitari ARGOS e IRIDIUM Dati da strumenti acquisizione continua: Dati navigazione Parametri meteo standard (p, T, umidità, direzione e intensità vento; stazione meteo); Temperatura e salinità alla superficie (termosalinografo a scafo) Profili verticali di corrente marina fino a circa 400 m (2 correntometri Doppler ADCP a scafo) RADAR in situ: scatter e.m. altezza onde capillari di superficie (acqua pulita e macchie di idrocarburo) Ondametro in situ: altezza onde capillari di superficie (acqua pulita e macchie di idrocarburo) LIDAR in situ: fluorescenza superficiale (acqua pulita e macchie di idrocarburo) A.I.S nave Urania: identificazione navi circostanti

10 Workshop PRIMI (12 aprile 2011) - Il monitoraggio dallo spazio dellinquinamento marino da idrocarburi tra presente e futuro Individuazione rilasci e loro selezione (18/08/09) Report SAR ricevuto a bordo due ore dopo lacquisizione (img diurne) o la mattina seguente (img notturne) Immagini SAR processate secondo pre-operatività PRIMI (ASI e-Geos Matera). LUrania si dirige verso la macchia scelta, mentre a bordo si effettua la previsione del suo spostamento per le ore di navigazione previste ENVISAT IMP 27 ago UTC 09:20 Riscontro su immagini ottiche ENVISAT WS UTC 9:03 MODIS TERRA UTC 10:05 Scelta macchia da campionare

11 Workshop PRIMI (12 aprile 2011) - Il monitoraggio dallo spazio dellinquinamento marino da idrocarburi tra presente e futuro Previsione spostamento macchie idrocarburo (18/08/09) Input data Spill Date Observation Time09:03 UTC Slick Center Coordinate Lat: Lon: Area m 2 Thickness (hypothesis) 0.1 mm Density (hypothesis) API=26 (Medium) tons/m 3 Volume45 tons Current velocitiesMFS 1 hourly CURRENTS Forecast (surface currents) Wind forcingECMWF 6 hourly Forecast Wind factor0% POSIZIONE INIZIALE DA SATELLITE Il personale scientifico a bordo produce la previsione dello spostamento della macchia di idrocarburo selezionata, per lora prevista di arrivo della nave sulla macchia. PREVISIONE A 8 ORE

12 Workshop PRIMI (12 aprile 2011) - Il monitoraggio dallo spazio dellinquinamento marino da idrocarburi tra presente e futuro Segnale LIDAR su macchia Il LIDAR su Urania Il RADAR su Urania Riflettanza (backscatter) RADAR Ondametro: altezza onde macchia e acqua pulita segnale RADAR nella macchia tempo (min) Rotta Urania e segnale LIDAR Ricerca con LIDAR, RADAR e ondametro in situ (18/08/09)

13 Workshop PRIMI (12 aprile 2011) - Il monitoraggio dallo spazio dellinquinamento marino da idrocarburi tra presente e futuro La nave raggiunge il punto previsto Acquisizione RADAR, LIDAR e Ondametro su rotta che copre la macchia Individuazione Campionamento idrologico e bio-ottico Campionamento manuale acqua inquinata Analisi di concentrazione di idrocarburo Ricerca e campionamento dei versamenti di idrocarburo (18/08/09)

14 Workshop PRIMI (12 aprile 2011) - Il monitoraggio dallo spazio dellinquinamento marino da idrocarburi tra presente e futuro Versamento di forma allungata (4 km x 100 m): rilascio di 5 boe ARGO e 4 boe I-SPHERE nella macchia, a intervalli di 250 m nel senso della sua lunghezza. PREDICTED SLICK POSITION : 8 HRS AFTER THE OBSERVATION PREVISIONE A 8 ORE POSIZIONE INIZIALE DA SATELLITE POSIZIONE REALE E LINEA BOE Traiettorie boe Modello Rilascio boe su macchie di idrocarburo (18/08/09)

15 Workshop PRIMI (12 aprile 2011) - Il monitoraggio dallo spazio dellinquinamento marino da idrocarburi tra presente e futuro Rilascio di idrocarburo (26 – 28 agosto 2009) ENVISAT IMP 27 ago UTC 09:20 Riflettanza (backscatter) RADAR in situ segnale RADAR nella macchia tempo (min) ENVISAT WS 26 ago UTC 21:05

16 Workshop PRIMI (12 aprile 2011) - Il monitoraggio dallo spazio dellinquinamento marino da idrocarburi tra presente e futuro Seconda individuazione da SAR (27/08/09 09:20) Previsione (27/08/09 09:00) Previsione (27/08/09 12:00) Individuazione in situ (27/08/09 13:10) a 900 m dalla posizione prevista Prima individuazione da SAR (26/08/09 21:06) 2 km Boa (28/08/09 12:40) Individuazioni in situ successive (28/08/09) Lancio Boa (27/08/09 12:00) Individuazione satellitare, in situ, previsione e traiettorie boe (26 – 28 agosto 2009)

17 Workshop PRIMI (12 aprile 2011) - Il monitoraggio dallo spazio dellinquinamento marino da idrocarburi tra presente e futuro shipddmmyyhhmmsslatdlatmlondlonm prua Urania dir ship w/resp N rng (nm) ship len (m)destinationimage name Urania , , unknown CSK _WR_546 Parsifal ,9254unknown CSK _WR_546 Monaco ,440unknown CSK _WR_546 Beaumaiden ,1288unknown CSK _WR_546 Maria Sibu ,38133unknown CSK _WR_546 Rina Amoretti ,3220unknown CSK _WR_546 Cartour ,7186unknown CSK _WR_546 Grindanger ,8201unknown CSK _WR_546 peschereccio a vista , , unknown CSK _WR_546 Lidentificazione delle navi presenti nelle immagini al momento delle acquisizioni satellitari ha consentito di convalidare gli algoritmi PRIMI di ship detection con SAR SAR ship detection Dati A.I.S. Natanti identificati con a.i.s. durante lacquisizione satellitare

18 Workshop PRIMI (12 aprile 2011) - Il monitoraggio dallo spazio dellinquinamento marino da idrocarburi tra presente e futuro Conclusioni La campagna PRIMI è il primo esperimento sistematico di verifica in situ di un sistema di monitoraggio/previsione di rilasci di idrocarburo in mare La strategia di campagna messa a punto dal Gruppo PRIMI ha consentito di campionare 8 rilasci dei 30 indentificati da satellite durante la campagna Le misure in situ hanno confermato la presenza di idrocarburo in tutti gli 8 rilasci, convalidando così il sistema di monitoraggio e previsione PRIMI Alcuni rilasci sono stati individuati sia con SAR che in immagini MODIS e/o MERIS a copertura nuvolosa sufficientemente bassa Lispezione in situ ha rivelato che in alcuni casi lidrocarburo era presente solo come film sottile (fluorescenza e assenza onde capillari nei segnali LIDAR e RADAR, debole segnale di iridescenza ad occhio nudo) Le tre macchie più inquinate, con idrocarburo in strati spessi e in forma solidificata galleggiante, sono state oggetto di rilascio di boe alla deriva che hanno fornito dati utili sul ruolo del vento e della corrente nello spostamento delle macchie stesse. I risultati della campagna indicano che: I Moduli SAR e Ottico PRIMI possono individuare anche zone leggermente inquinate (film sottile di idrocarburo) Il Modulo Previsione PRIMI ha ottime capacità di prevedere gli spostamenti delle macchie di idrocarburo I risultati della campagna indicano che: I Moduli SAR e Ottico PRIMI possono individuare anche zone leggermente inquinate (film sottile di idrocarburo) Il Modulo Previsione PRIMI ha ottime capacità di prevedere gli spostamenti delle macchie di idrocarburo

19 Workshop PRIMI (12 aprile 2011) - Il monitoraggio dallo spazio dellinquinamento marino da idrocarburi tra presente e futuro PRIMI Cruise Group ASI : F. Nirchio CNR-ISAC: R. Santoleri, F.Bignami, S. Colella, A. Pisano, E. Böhm, G. Volpe, B. Buongiorno Nardelli CNR-ISAC: R. Santoleri, F. Bignami, S. Colella, A. Pisano, E. Böhm, G. Volpe, B. Buongiorno Nardelli CNR-ISMAR: A. Mercatini, A. Griffa CNR-ISSIA: G. De Carolis, M. Adamo CNR-IAMC: R. Sorgente, M. Sprovieri E-GEOS: G. Ruggeri, G. Pandiscia, L. Cutrufo, E. Di Cuia, C. D. Rubino, T. DellAcqua ENEA: S. Marullo, F. Colao, V. Debettio, G. Terranova, V. Rupolo, E. Napolitano, R. Iacono INGV: M. De Dominicis, G. Coppini, N. Pinardi UNIPO: P. Trivero, M. Borasi, M. Cavagnero UNIBO: R. Archetti UNIParthenope: E. Zambianchi Si ringraziano lequipaggio ed i tecnici della N/O Urania per la loro collaborazione altamente professionale


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