Applicazione di tecnologie innovative nella determinazione della temperatura superficiale delle acque marine

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1 Dr. Geol. Gaetano La Bella Applicazione di tecnologie innovative nella determinazione della temperatura superficiale delle acque marine MoGeIFaCo Elaborazione di un modello di gestione integrata della fascia costiera mediante GIS e reti neurali attraverso la raccolta ed analisi di dati ambientali ed alieutici dell area costiera che si estende dallo Stagnone di Marsala a Marinella di Selinunte Comuni di: Marsala, Petrosino, Mazara del Vallo, Campobello di Mazara, Castelvetrano Provincia di Trapani

2 L'area di studio L'area di studio: Fascia costiera che va dallo Stagnone di Marsala fino a Marinella di Selinunte (TP)

3 Oggetto: Uso integrato di dati da satellite ed in situ per lo studio della temperatura superficiale del mare SONDA MULTIPARAMETRICA IM-7315 Immagini Satellitari NOAA da stazione satellitare HIRM-2082 sezione del IRMA-CNR di Mazara del Vallo

4 Metodologia: Metodo DIRETTO Rilevamento a contatto (da sonda) misure locali ANALISI dei DATI Metodo INDIRETTO Rilevamento a distanza (da satellite) TELERILEVAMENTO non-contatto fisico con l oggetto che si indaga affiancamento delle indagini in situ a convalida della stima attraverso i dati satellitari. OTTENERE STIMA AFFIDABILE

5 Il telerilevamento non deve essere visto come completamente sostitutivo dell'osservazione e della misura, bensì come un potente strumento complementare al monitoraggio tradizionale, caratterizzato da una visione di campo, necessaria all'estensione territoriale delle misure tradizionali rilevate puntualmente.

6 Acquisizione e Distribuzione dei Dati Satellite Stazione di terra Distributore dati Utenti finali Valore aggiunto

7 Fasi di Sviluppo: L identificazione dei punti di rilevamento della Sonda: parametro della temperatura a mare (banca dati: Mogeidata). L individuazione delle immagini satellitari NOAA riferite allo stesso intervallo di tempo. Il confronto dei dati termometrici: VALIDAZIONE (livello di accuratezza e precisione).

8 L Osservazione della Terra dallo spazio mediante i Satelliti di Telerilevamento è l unico sistema che può garantire: 1.una copertura globale 2.una mappatura consistente e coerente 3.una prospettiva temporale pluriennale

9 DESCRIZIONE DEL SATELLITE NOAA Il satellite NOAA (Advanced( Television Infrared Observation Satellite (TIROS)-N) è caratterizzato da un'orbita circolare, quasi polare, eliosincrona,, ad un'altezza di circa Km. Orbita Geostazionaria 3600 Km Orbita Polare Quota Km L'orbita circolare permette al satellite una acquisizione uniforme dei dati.

10 DESCRIZIONE DEL SATELLITE NOAA La sofisticata strumentazione a bordo del satellite permette la misura: della determinazione della copertura nuvolosa; della temperatura superficiale del mare e del terreno; dell'osservazione della vegetazione, della neve e del ghiaccio, del mare e delle acque interne; dei parametri relativi all'atmosfera; della superficie ed della copertura nuvolosa della Terra.

11 DESCRIZIONE DEL SATELLITE NOAA Reca a bordo il sensore AVHRR (Advanced( Very High Resolution Radiometer) è un radiometro a scansione nadirale operante in 5 bande che coprono l'intervallo spettrale dal visibile (0.58 µm) all'infrarosso termico (12.4 µm). Ogni banda viene misurata dal satellite secondo la stessa vista, in modo da poter effettuare analisi multispettrali sovrapponendo le informazioni provenienti dai diversi intervalli spettrali.

12 AVHRR Advanced Very High Resolution Radiometer Radiometro che misura la radiazione emessa e riflessa in cinque canali (bande) dello spettro elettromagnetico

13 Prodotti e applicazioni NOAA-AVHRR AVHRR Temperatura Superficiale del Mare (SST) AVHRR canale 4 AVHRR canale 5 Calcolo SST mediante applicazione della tecnica Split-Windows

14 L assorbimento dell atmosfera copertura nuvolosa Infatti le nubi assorbono tutta la radiazione infrarossa ed emettono, invece, quella loro dalla parte superiore, falsando così il vero dato radioattivo proveniente dal corpo terrestre. opportuni intervalli spettrali dette "finestre" finestre" ("Split Split-window"), (lunghezza di 3.7 e 11 mµ) m

15 Validazione dei prodotti Per ottenere la SST si utilizza una combinazione lineare della temperatura di brillanza misurate nei canali 4 e 5, corrispondenti rispettivamente alle bande mµ m e mµ. m L'area oggetto di studio del progetto MoGeIFaCo: Si notano i punti di analisi della sonda e la suddivisione dell intera area in unità fisiografica-paesaggistica

16 Radiometri AVHRR - Piattaforme NOAA_12, _14, _15,_16,_17 6 lug giu 04 Subset temporale (~55 scene giornaliere) 30 giu nov 04 Raffinamento della scelta (9 scene) Analisi (HRTP Reader) 24 nov dic 04 interferenza

17 Mappa di stima dell SST

18 Mappa di stima dell SST

19 Si è partiti da un elencazione dei dati raccolti in mare in un apposito database filtrando i campi di interesse:

20 Creazione di una tabella dove raggruppare sia le stazioni scelte,, con i relativi campi filtrati del database, sia le immagini NOAA con i loro riferimenti temporali.

21 Scelta di un determinato periodo (giorno): 6 Luglio 2004 Scelta di concentrare i rilevamenti tutti in una zona: Marinella di Selinunte

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23 Si sono riscontrati modeste variazioni, per lo più dovute ad un range di orario delle immagini NOAA che oscillava tra i 30 e i 45 minuti di differenza con i dati acquisiti dalla sonda. Tuttavia, dalla tabella a fianco e dai grafici che seguono si evince una accettabile margine di differenza dell ordine dello zero (0 C).

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26 Grafico costruito sulle differenza di temperature delle SST con le T Sonda

27 Dal calcolo dello scarto quadratico medio si ha l idea l di quanto ampio sia l intervallo dei valori assunti dalla variabile temperatura :: considerato che nel nostra caso la deviazione standard è piccola, le misure sono tutte ben raggruppate intorno al valor medio. (discostamento( dal valore medio) Dai dati rilevati dalle immagini da satellite rispetto a quelli registrati dalla sonda, esista un margine di errore dell ordine di 0,23 C, con una variabilità media dell ordine di 0.13 C.

28 Conclusioni I valori di temperatura misurati in situ dalla sonda e i valori forniti nelle stesse posizioni dai dati satellitari mostrano un buono accordo. cordo. Sulla base di questi risultati, appare promettente una ipotesi applicativa di tale tipologia di dati satellitari, alla determinazione della temperatura delle acque marine superficiali, con i vantaggi che ne derivano in termini di estensione dell area esaminata e conseguente abbassamento in rapporto dei costi.

29 Sviluppi Futuri L insieme dei valori di temperatura archiviati per più aree e per più intervalli temporali possono essere utili a studi finalizzati all evoluzione del trend di temperatura. Lo studio proposto appare suscettibile di un estensione spaziale a tutto il bacino del Mar Mediterraneo, e temporale ai dati di altre campagne a mare. La valenza dello studio proposto potrebbe essere sfruttata in ambito commerciale ad uso delle attività di pesca: zone di maggior pescato.

30 APPLICAZIONI IN G.I.S. Integrazione dei dati telerilevati in un Sistema Informativo Geografico dove l immagine l telerilevata Sviluppi Futuri registrata e corretta diventa la base cartografica sulla quale disegnare eventuali tematismi Un dato telerilevato in un GIS può aggiungere molte informazioni!

31 FINE

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