Consiglio Nazionale delle Ricerche TELERILEVIAMO IL TEMPO

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1 Consiglio Nazionale delle Ricerche TELERILEVIAMO IL TEMPO

2 TELERILEVIAMO IL TEMPO Testo esplicativo del video presentato al Festival della Scienza Genova 2014 Autori: Lorenza Fiumi, Stefano Tocci, Carlo Meoni CNR Istituto Nazionale per Studi ed Esperienze di Architettura Navale (INSEAN) Istituto sull Inquinamento Atmosferico (IIA) Le immagini estratte dall omonimo video ed i relativi testi, sintetizzano i risultati di un attività di ricerca condotta dal gruppo di ricerca, dedicata allo studio dell ambiente attraverso il telerilevamento Editore CNR-INSEAN Realizzazione Grafica Riccardo Simi ISBN:

3 SOMMARIO Il Telerilevamento... 5 I mari e gli oceani La salinità vista dal satellite AQUARIUS La densità vista dalla rete EOS Temperatura superficiale del mare Il programma LANDSAT Le immagini tridimensionali Ringraziamenti Bibliografia e Risorse Web... 34

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5 IL TELERILEVAMENTO Nel corso della storia, l uomo ha sempre cercato nuovi modi per superare i limiti naturali distanza vasti territori, anche quelli posti in Il telerilevamento consente di riprendere a di osservazione e di percezione visiva, per zone remote ed inaccessibili e senza un contatto diretto su essi ad esempio: gli oceani, i riuscire a scrutare oltre il muro, la collina, la montagna, gli oceani. ghiacciai, i deserti, le foreste, ecc.. Si può seguire il percorso di un fiume che attraversa La storia del telerilevamento è legata allo sviluppo tecnologico e di ricerca in tre settori: la fisica delle onde elettromagnetiche, della vegetazione, o monitorare le condizio- vari paesi; osservare la diversa distribuzione le tecniche fotografiche ed elettroniche e la ni di vaste distese oceaniche. tecnologia spaziale. Consente inoltre di riprendere la stessa 5

6 scena ad intervalli di tempo diversi e regolari per monitorare fenomeni naturali con un andamento dinamico, come l evoluzione meteorologica del tempo, lo scioglimento dei ghiacciai, o fenomeni devastanti connessi all attività umana, come la deforestazione di alcune aree del pianeta. La fotografia dallo spazio ha costituito la premessa alla nascita del telerilevamento. Essa è di grande importanza perché consente una visione globale e permette di estrarre informazioni di tipo cartografico; è tuttavia limitata in quanto registra le sole radiazioni del visibile [1]. E ben noto che esistono radiazioni elettromagnetiche di altre lunghezze d onda che vengono emesse o riflesse dalla superficie terrestre e di cui non ci accorgiamo a causa dei limiti dell occhio e del cervello umano. La retina dell occhio umano è sensibile alla 6

7 sola piccola parte dello spettro delle radiazioni elettromagnetiche comprensiva; questo intervallo coincide con l arcobaleno e si chiama spettro visibile o semplicemente visibile (VIS) [1]. Il telerilevamento attraverso i sensori permette di acquisire più immagini contemporaneamente una per ogni porzione spettrale acquisibile dal sensore e poi interpretare, uno stesso oggetto in diverse lunghezza d onda come l infrarosso (IR). Queste porzioni spettrali, definite da un valore inferiore e da uno superiore di lunghezze d onda, vengono chiamate bande spettrali. L acquisizione d immagini in diverse bande consente di analizzare differenti proprietà delle superfici indagate per le specifiche risposte che esse danno in differenti porzioni dello spettro [2]. L energia elettromagnetica che trasporta le informazioni utili nel campo del telerilevamento, è prevalentemente nelle bande del visibile, dell infrarosso (vicino, medio e termico), può essere sintetizzata come in Tabella 1: BANDA Micron (µm) Visibile, Visible (VIS) Infrarosso Vicino, Near Infrared (NIR) Infrarosso Onde corte, Short Wave Infrared (SWIR) Infrarosso Onde medie, Mid Wave Infrared (MWIR) Infrarosso Termico, Thermal Infrared (TIR) Infrarosso Lontano termico, Far Infrared (FIR) Tabella 1 - Bande e lunghezza d onda (µm) [2]. 7

8 L informazione ricavabile dall analisi multi spettrale, dipende dal numero di bande e dalle loro caratteristiche, ovvero dalla loro grandezza e posizione relativa all interno dello spettro. Attraverso i fenomeni d interazione tra energia elettromagnetica e superfici naturali, il telerilevamento permette di vedere cose che ad occhio nudo non saremmo in grado di distinguere. Ad esempio discriminare da un immagine un gran numero di elementi (suolo, vegetazione, acqua, ecc.) e riconoscere le specifiche caratteristiche di un solo elemento come l acqua; la temperature, la salinità, la concentrazione dei nutrienti, ecc. [3]. La possibilità di effettuare riprese multiple, con diverse risoluzioni spaziali, con differenti caratteristiche spettrali e di acquisire i dati in momenti diversi, ancor più la combinazione 8

9 di dati provenienti diversi sensori consente di realizzare un monitoraggio dell ambiente e del territorio che coglie tutta la complessità dell ambiente che ci circonda, in altro modo difficilmente realizzabile. Un satellite artificiale è un oggetto, orbitante intorno ad un corpo celeste che è posto volutamente nell orbita desiderata attraverso mezzi tecnologici (ad esempio con razzi) e con varie finalità a supporto di necessità dell uomo (servizi o indagini/monitoraggio scientifico-ambientale). Esistono un gran numero di satelliti artificiali utilizzati negli studi di telerilevamento, con caratteristiche tecniche molto differenti, che riprendono porzioni differenti della superficie terrestre in funzione delle differenti orbite. 9

10 I MARI E GLI OCEANI Il 97,5% dell acqua disponibile sulla Terra popolazioni che vivono lungo le coste, l eccessivo sfruttamento delle sue risorse, ed il appartiene agli oceani e ai mari, con una superficie equivalente al 71% della superficie terrestre. Sebbene da un punto di vista riversati costantemente in mare, hanno por- grande numero di inquinanti che vengono sia geografico che geologico, oceani e mari tato ad una forte riduzione della biodiversità, alla eutrofizzazione e alla distruzione di sono unità distinte; i mari costituiscono bacini marginali in comunicazione con i relativi oceani, entrambi, mari e oceani sono di di vista ambientale [1]. Pertanto il monito- alcune aree altamente importanti dal punto vitale importanza per il mantenimento e il raggio delle acque di oceani e mari assume controllo del clima dell intero pianeta [4]. una particolare rilevanza. Le acque costiere, pur rappresentando solo La misura dei parametri fisici, chimici, biologici viene effettuata con campagne periodi- una piccola frazione delle acque naturali di tutto il pianeta, sono molto importanti da un che di prelievo di campioni a mare, pur tuttavia l utilizzo simultaneo di sensori remoti punto di vista economico, sociale ed ecologico. Esse, sono soggette ad un forte stress a montati su aereo o piattaforme satellitari è causa della presenza di attività antropiche, in costante aumento. Di fatto, le campagne civili e industriali, che si concentrano in di misura hanno una frequenza spaziale e queste aree. Il 60% della popolazione mondiale vive in una zona costiera e il 90% del vati, il telerilevamento offre il vantaggio di temporale limitata e costi relativamente ele- pesce viene pescato in zone relativamente avere una visione complessiva di un bacino vicine alla costa. L aumento continuo delle marino a costi molto inferiori. Pur tuttavia, 10

11 non tutti i parametri indicatori dello stato di salute di un area marina sono rilevabili da sensori satellitari. Sono analizzabili con il telerilevamento solo quelle sostanze che interagiscono con la radiazione luminosa attraverso vari fenomeni come la diffusione e l assorbimento. In questo senso si parla di sostanze otticamente attive, tra le quali citiamo la clorofilla, la sostanza gialla e i sedimenti in sospensione e le temperature quest ultime relative allo stato superficiale [5]. Considerando che questi dati e produzione di mappe non sono ottenibili in altro modo, risulta evidente il crescente impiego di queste tecniche anche in campo oceanografico. 11

12 LA SALINITÀ VISTA DAL SATELLITE AQUARIUS Il satellite AQUARIUS è stato lanciato il 10 una risoluzione di 150 chilometri, rilevando Giugno 2011 dalla Vandenberg Air Force le microonde a bassissima frequenza (banda Base in California, con l obiettivo di analizzare come varia la salinità nelle acque del cie. La sonda vola in un orbita eliosincrona L), emesse dai primi 5 centimetri di superfi- pianeta, fondamentale per studiare le correnti oceaniche e per comprendere meglio restre. Per ulteriori dettagli vedi: km (408 miglia) sopra la superficie ter- il ciclo dell acqua, nonché per capire la loro correlazione con i cambiamenti climatici in overview/index.html atto [6]. Il satellite AQUARIUS acquisisce con AQUARIUS è lo strumento primario della 12

13 navicella SAC-D. Si compone di tre radiometri passivi a microonde per rilevare la salinità e uno scatterometro attivo per misurare le onde dell oceano che influenzano la precisione della misura di salinità [7]. Mentre i livelli di salinità del mare aperto variano generalmente unità di salinità, o PSU (Practical Salinity Units) (più o meno equivalente a parti per mille), il sensore AQUARIUS è in grado di rilevare i cambiamenti di salinità fino a 0,2 PSU. Ciò equivale a circa un pizzico (cioè, 1/8 di un cucchiaino) di sale in un litro di acqua [6]. Per produrre la mappatura della salinità globale gli scienziati hanno comparato i dati provenienti dal satellite con quelli misurati direttamente sulle superfici oceaniche. Nonostante che nei primi dati acquisiti si sono evidenziati alcuni errori, oggi, la calibrazione dei dati, permette di ottenere 13

14 informazioni accurate. In particolare, consente la misura della salinità di acque mai campionate fino ad ora, permettendo una valutazione continua e più obiettiva su scala globale [8]. Il satellite AQUARIUS attraversa l equatore alle ore 6 del mattino e del pomeriggio e punta lontano dal sole per evitare il fenomeno del luccichio, che limita la qualità delle immagini. Gli strumenti a bordo, registrano i segnali termici della superficie degli oceani relativi alle concentrazioni del sale e dalle temperature dell acqua, eseguendo misure per mese [6]. A settembre 2011, AQUARIUS/SAC-D ha prodotto la prima mappa globale della salinità degli oceani, contestualmente ha anche 14

15 iniziato ad osservare alcune caratteristiche regionali in altro modo investigabili, come il pennacchio di acqua dolce che sgorga dal Rio delle Amazzoni e le variazioni localizzate nella salinità dell oceano a seguito di una tempesta tropicale. Infatti, la salinità è facilmente collegabile ad alcune caratteristiche locali. A questo proposito, il satellite registra una bassa salinità caratterizzata in colore blu, nell Oceano Pacifico vicino all equatore, in una delle regioni più umide del pianeta, dove piogge intense determinano una prevalenza di acqua dolce. Inoltre l acqua dolce provenienti dalla bocca del Rio delle Amazzoni provoca una scia di bassa salinità che si estende fino nell Oceano Atlantico. Il Nord Atlantico, al contrario, è particolarmente salato, grazie all evaporazione di acqua dolce. Di più lenta evoluzione sono le variazioni di 15

16 salinità dovute alla scioglimento dei ghiacci, che rilasciano acqua dolce. Infatti, alle alte latitudini, lo scioglimento stagionale del ghiaccio marino provoca una notevole diminuzione della salinità. Un esempio è rappresentato nel Mare del Labrador e le acque costiere che circondano la Groenlandia. Ciò si traduce nella fascia caratterizzata in colore blu scuro corrispondente ad acqua a bassa salinità. Nell Oceano Indiano macchie contrastanti di acqua ad alta salinità poste ad ovest e macchie di acqua a bassa salinità poste ad est del subcontinente indiano, sono dovute ad una combinazione di geografia e clima. Nel Mar Arabico a ovest, un clima arido e la mancanza di ingresso di acqua dolce rende le acque salate. A est, le piogge monsoniche ed il deflusso del fiume Gange, rendono il Golfo del Bengala molto meno salato. Il Mediterraneo è un bacino semichiuso con una forte evaporazione e un ridotto apporto di acque dolci fluviali. Di conseguenza le acque sono più salate e più calde delle acque atlantiche. Senza osservazioni satellitari, questi cambiamenti globali sarebbero in gran parte invisibile a noi. 16

17 LA DENSITÀ VISTA DALLA RETE EOS Una rete di satelliti della NASA chiamati di osservazione della Terra che hanno rivoluzionato Earth Observing System (EOS) costituiscono la nostra capacità di osservare i un sofisticato network che monitora l evoluzione cambiamenti del pianeta dallo spazio. EOS delle dinamiche del nostro pianeta è una serie coordinata di satelliti in orbita e [10]. La missione primaria dell EOS avviata per le osservazioni globali a lungo termine nel 1990, è quello di riprendere la Terra in della superficie terrestre [11]. costante movimento descrivendone i cambiamenti Le missioni EOS si concentrano sulle seguenti a lungo e breve termine, attual- aree scienza e del clima: radiazioni, nubi, va- mente costituiscono una flotta di 18 satelliti pore acqueo, e precipitazioni; gli oceani; gas 17

18 ad effetto serra; idrologia e dell ecosistema processi terra-superficie; ghiacciai, ghiaccio marino e lastre di ghiaccio; ozono e chimica della stratosfera; aerosol naturali e antropici [11]. Tra i satelliti di punta di EOS, che hanno avviato una nuova era nella nostra capacità di vedere, misurare e comprendere il pianeta, il satellite chiamato TERRA lanciato nello spazio nel dicembre del 1999 progettato per una missione quinquennale, ancora oggi, è in grado di raccoglie dati [12]. Viaggia ad un altitudine di 720 km dalla superficie terrestre. Tra gli obiettivi scientifici a cui è chiamato a rispondere, attraverso i dati che le strumentazioni a bordo raccolgono (ASTER, CERES, MISR, MODIS, MOPITT) sono di fornire le prime misure globali e stagionali del pianeta Terra, compresi quelli di neve e ghiaccio, la temperatura della 18

19 superficie, le nuvole, il vapore acqueo [12]. Per ulteriori dettagli vedi: Nel 2002, è stato lanciato il satellite AQUA, il suo nome deriva dal latino della parola acqua [13]. E anch esso uno dei principali satelliti di EOS volto a raccogliere una grande quantità di informazioni sul ciclo dell acqua sulla Terra con sei differenti strumenti di osservazione a bordo (AIRS, AMSR-E, AMSU-A, CERES, HSB, MODIS). AQUA raccoglie misure che comprendono quasi tutti gli elementi che coinvolgono il ciclo dell acqua nelle sue diverse forme; liquida, solida e vapore, per un flusso di dati giornalieri di circa 89 GB. Un esempio delle misure riguarda gli aerosol, il fitoplancton e le temperature dell acqua [13]. Per ulteriori dettagli vedi: Il network di EOS ha prodotto anche delle immagini spettacolari della Terra. A dimostrazione sono le animazioni chiamate anche GIF, ottenute con immagini in formato GIF (Graphics Interchange Format), che mostrano anni di raccolta di dati ottenuti dalle strumentazioni a bordo dei satelliti [14,15]. L immagine estratta dall animazione con i dati del satellite Terra, evidenzia con una visione globale anche i piccoli dettagli, in particolare le regioni azzurre hanno meno densità e le regioni blu scuro che hanno una maggiore densità. Ciò è dovuto all acqua del mare che è più densa dell acqua dolce perché i sali disciolti riempiono gli interstizi tra le molecole d acqua, con conseguente più massa per unità di volume [8]. Quello che appare nell immagine è che non esistono confini ben definiti tra le masse d acqua che si formano in superficie per la loro densità, che dipende da temperatura e salinità. La densità dell acqua di mare non è 19

20 globalmente omogenea, ma varia in modo significativo. A misurare la temperatura degli oceani sono le telecamere termiche, mentre i sensori a microonde rilevano la salinità. Combinando questi parametri si ricava la densità dei mari attraverso l equazione di stato dell acqua del mare [16,17]. Per ulteriori dettagli vedi: images/0004/000461/046148eb.pdf. Tre sono le regioni con una maggiore densità; la prima intorno all Islanda, alla Groenlandia, la Scandinavia e le altre due vicino o sotto le principali piattaforme di ghiaccio antartiche. In queste regioni, l acqua di superficie diventa abbastanza densa per affondare e unirsi alle correnti oceaniche profonde, guidando le correnti profonde come parte di un sistema chiamato circolazione termoalina. (Termo = calore e haline = densità il contenuto in sali). Questa circolazione ha un forte effetto sul clima terrestre, influenzando la Corrente del Golfo e gli eventi di El Niño [8]. Di fatto le masse d acqua di diversa densità, forniscono la forza trainante per correnti profonde. 20

21 TEMPERATURA SUPERFICIALE DEL MARE Lo strumento inizialmente usato per misurare la temperatura della superficie del mare tura del mare sono ora disponibili dal 1981 Di fatto misure di alta qualità della tempera- (SST) dallo spazio è l Advanced Very High ad oggi [8,16]. Questo insieme di dati di alta Resolution Radiometer AVHRR. Dal 1999, è precisione, raccolti ogni giorno per oltre 30 operativo l Imaging Spectroradiometer moderato risoluzione (MODIS) [8,10,11,16]. Più nee di ampie aree della Terra, forniscono anni di misurazioni di temperatura simulta- recente, è l Advanced Microwave Scanning la base per la previsione dei cambiamenti Radiometer per EOS (AMSR-E) in grado di climatici, le correnti oceaniche, e i cicli di El acquisire dati anche aree coperte da nubi. Niño - La Niña[17]. 21

22 Gli Strumenti AVHRR e MODIS utilizzano radiometri per misurare la quantità di radiazione infrarossa termica emessa dalla superficie del mare. Il principio su cui si basa la raccolta dati nel dominio dell infrarosso è che le superfici superiori allo zero assoluto emettono delle radiazioni. La quantità di radiazione registrata nel dominio dell infrarosso termico emessa da un oggetto è legata alla sua temperatura [18]. L animazione è ottenuta dai dati di MODIS ed è relativa alla temperatura del mare. Nell immagine i colori rosso e giallo indicano temperature più calde, queste sono presenti intorno alla regione equatoriale, il colore verde è un valore intermedio, mentre il colore blu e poi viola indicano valori che caratterizzano progressivamente le superfici più fredde poste verso i poli. L immagine mostra correnti d acqua fredda 22

23 nella zona dell Antartide. Evidenti sono le temperature più elevate dovute alla Corrente del Golfo che interessano la costa orientale degli Stati Uniti. I cambiamenti di temperature sono il più importante indicatore del cambiamento climatico. Le correnti oceaniche hanno una grande capacità di muovere enormi quantità di acqua su grandi distanze, di conseguenza anche il calore che viene trasferito su queste distanze. Il monitoraggio della temperatura delle superfici oceaniche per lunghi periodi di tempo, è fondamentale per lo sviluppo di modelli climatici sempre più accurati anche al fine di migliorare le previsioni meteo. La temperatura della superficie dell oceano mondiale fornisce una chiara indicazione 23

24 delle regioni in cui gli uragani e tifoni si formano, poiché si possono formare solo quando la temperatura del mare supera i 27,8 C corrispondente a 82 F. La visualizzazione mostra la temperatura della superficie del mare e le nuvole del l uragano Wilma. Il dato è stato acquisito nel periodo tra il 15 e 20 ottobre, 2005 [19]. I colori sul mare rappresentano le temperature superficiali del mare ottenute dallo strumento AMSR-E posto sul satellite Aqua, mentre le immagini della nube sovrapposte mostrano chiaramente la posizione dell uragano ottenute dal satellite GOES-12. GOES sono dei satelliti geostazionari per osservare eventi meteorologici in tempo reale e a livello globale, gestiti dall ente di ricerca americano chiamato NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration). Per ulteriori dettagli vedi: All interno di un ciclone tropicale, la forza di Coriolis tende a deviare i venti verso l esterno facendoli ruotare intorno al centro. L occhio è spesso visibile nelle immagini di satellite come un piccolo punto circolare libero dalle nuvole, a testimonianza di moti d aria discendenti. 24

25 IL PROGRAMMA LANDSAT I dati di temperatura della superficie del Ci sono aree in cui la previsione meteorologica è più difficile, il Golfo di Genova è mare sono importanti per lo sviluppo e la sperimentazione di una nuova generazione una tra queste a causa delle caratteristiche di modelli informatici che studiano l interazione tra il territorio, l ambiente e gli oceani, plesse, la presenza delle Alpi che possono orografiche ed idrografiche molto com- anche al fine avere previsioni meteorologiche sempre più accurate. modificare il percorso e la consistenza delle perturbazioni. 25

26 Il telerilevamento, come precedentemente accennato, permette di descrivere alcuni interessanti parametri delle acque in modo sinottico (distribuzione aerale) e dinamico (distribuzione temporale) e con diverse risoluzioni; locale, regionale, nazionale, continentale, emisferico o globale. Tre acquisizioni del satellite LANDSAT 7 sull area del Golfo di Genova hanno permesso di realizzare delle vere e proprie mappe di temperatura superficiale e di seguirne l evoluzione nel tempo. Il programma LANDSAT è costituito da una serie di missioni di osservazione della Terra via satellite gestiti congiuntamente dalla NASA e dalla US Geological Survey [20,21]. Nel 1972, il primo lancio di ERTS-1 (Earth Resources, in seguito ribattezzata Landsat 26

27 1), ha iniziato l era di una serie di satelliti che hanno continuamente acquisito la Terra dallo spazio [22, 23]. L ultimo della serie, il LANDSAT 8, è stato lanciato il 11 febbraio Per ulteriori dettagli del satellite LANDSAT 8, vedi: ldcm.php Il LANDSAT 8 viaggia in orbita sulla Terra a 705 chilometri (438 miglia) di altitudine. Raccoglie informazioni su ogni punto della Terra una volta ogni 16 giorni [20]. Le elaborazioni sull area del Golfo di Genova realizzata con i dati acquisiti nell infrarosso termico (10,4-12,5 micron) del LANDSAT 7, ha evidenziato nell acquisizione di luglio 1995, le correnti superficiali parallele alla costa in verso antiorario e di forma elittica. A fine estate ed inizio autunno, la quasi assenza di correnti e rimescolamento tra le acque più profonde del mare (fredde) e le acque di superficie (riscaldate dal sole) consente di godere di acque tiepide. In Inverno, i venti settentrionali dominanti sul Golfo Ligure, provenendo da NNW o da NW, determinano il fenomeno di upwelling [1,24,25] un affioramento delle acque più fredde e profonde, le quali giunte in superficie vengono spinte verso il largo dai venti. Le caratteristiche orografiche ed idrografiche molto complesse come quelle del Golfo di Genova, possono modificare il percorso e la consistenza delle perturbazioni. Tra i principali fattori di disturbo nel movimento delle perturbazioni c e la presenza delle catene montuose come le Alpi che a volte possono causare delle repentine variazioni di direzione e di intensità, non prevedibili. 27

28 LE IMMAGINI TRIDIMENSIONALI Le immagini telerilevate sono normalmente analizzate considerando la superficie piana. Pur tuttavia, a volte le misure di radianza risultano fortemente influenzate dalle relazioni geometriche tra il sole, il sensore e l orientamento del pixel, tutto ciò crea problemi Golfo di Genova. Per questo la disponibilità di modelli numerici del terreno chiamati DEM (Digital Elevation Model) è un prerequisito per ulteriori approfondimenti nello studio e nella simulazione di fenomeni naturali o antropici [25]. di analisi del dato, come ad esempio il La possibilità di realizzare visioni 28

29 tridimensionali a partire dalle immagini telerilevate permette di ricostruire un territorio, visualizzare ed analizzare in modo interattivo, in tutte le sue parti e nelle diverse lunghezza d onda. La capacità di creare e quindi dominare una realtà e/o paesaggi virtuali, ha avviato tutta una serie di applicazioni, che vanno dai simulatori di volo alla gestione delle risorse naturali, dalla sperimentazione di nuovi sensori iperspettrali ai progetti di studio di impatto ambientale e di mitigazione dei rischi. Il telerilevamento si pone come la più recente disciplina fra quelle dedicate al rilievo ed alla rappresentazione terrestre tra queste la cartografia [25]. Per l uomo l esigenza di conoscere il territorio e l ambiente che lo circonda è sempre 29

30 stata vitale: sin dalle sue origini ne ha osservato i cambiamenti e descritto le caratteristiche attraverso la produzione di mappe cartografiche. Sono stati rappresentati sentieri ed itinerari dall antichità fino ai nostri giorni in cui le informazioni sono costituite in prevalenza da dati e misure raccolte dall alto attraverso sensori installati a bordo di satelliti, aerei, mongolfiere, palloni sonda. A questo proposito, il Golfo di Genova ha rappresentato un interessante caso di studio. Attraverso una sintesi di mappe cartografiche prodotte nella storia si è cercato osservare l evoluzione dell ambiente in particolare evidenziare l azione dell uomo. La georeferenziazione della cartografie storiche (1493; 1600; 1755; 1846; 1855; 1916; 1943; 2005; 2008; 2014), su una base ottenuta da un immagine telerilevata georeferenziata di recente acquisizione (2014) ha permesso di poter distinguere, lo sviluppo delle attività portuali nonché l evoluzione dell antropizzazione della città nel corso del tempo, a partire dalle più antiche, tra queste la Carta a stampa di Genova del 1493, una delle xilografie che illustrano il Liber chronicarum di Hartmann Schedel, per arrivare fino ai nostri giorni con le recentissime immagini acquisite dai satelliti di Google, ad altissima risoluzione e consultabili on line. Il confronto tra immagini acquisite nel tempo, ha reso possibile conoscere l evoluzione ma anche conoscere come la storia del Porto Antico di Genova, è quella di un approdo che ha seguito il corso delle innovazioni nella costruzione delle navi e nella gestione dei carichi. I continui interventi e adeguamenti delle strutture portuali hanno anche comportato delle modifiche della linea di costa. Le mappe cartografiche utilizzate nell animazione, ci raccontano anche di un evoluzione sul modo di descrivere del territorio. Le mappe medievali fornivano una visione 30

31 della Terra fantastica quale teatro della storia cristiana del mondo. Le carte a partire dal XVIII secolo, presupponevano interessi commerciali e politici degli stati europei. Queste carte stabilivano un nuovo insieme di convenzioni: il nord in alto, la longitudine parte dal meridiano di Greenwich. Alla fine del XVIII secolo con l invenzione del pallone aerostatico o mongolfiera, che ha offerto all uomo, per la prima volta, la possibilità di vedere dall alto porzioni sempre più estese di territorio. L evoluzione della più recente rappresentazione dello spazio è avvenuta con l invenzione della macchina fotografica. Installata su una mongolfiera permise di ottenere nel 1840, le prime immagini del territorio. Con la Prima Guerra Mondiale 31

32 l aerofotogrammetria, ovvero la compilazione di carte mediante la interpretazione delle fotografie scattate dal cielo, trova una sua sistematica applicazione. Le informazioni ottenibili da una foto aerea non si limitano ai dati topografici del territorio. Con opportuni procedimenti di foto-interpretazione infatti, si possono desumere informazioni circa l uso del suolo, lo stato della vegetazione o l esistenza di antiche strutture oramai sepolte [3]. Gli anni 60 videro lo sviluppo di pellicole sensibili alle lunghezze d onda, utilizzate per mappare aspetti come le diverse tipologie di vegetazione. TIROS 1, il primo satellite meteorologico, fu lanciato in orbita nel 1960: forniva all Ufficio Meteo Statunitense (US Weather Bureau) immagini giornaliere delle formazioni di nubi ed ha rappresentato una pietra miliare nella storia delle previsioni meteorologiche. Per arrivare fini ai nostri giorni con le immagini riprese da satellite che viaggiano su orbite geostazionarie a 700 kilometri da Terra ed acquisiscono con risoluzioni del pixel di pochi centimetri e in diverse lunghezza d onda e con la possibilità di descrivere con modelli matematici i processi ed i fenomeni naturali che avvengono attorno a noi. La capacità di creare attraverso dei paesaggi virtuali fa intravedere tutta una serie di applicazioni, che vanno dai simulatori di volo alla gestione delle risorse naturali, dalla sperimentazione di nuovi sensori ai progetti di studio di impatto ambientale e di mitigazione dei rischi. Si sono aperte nuove possibilità e nuovi modi di pensare alla rappresentazione geografica del mondo. 32

33 RINGRAZIAMENTI Il lavoro è stato supportato dal Progetto Bandiera RITMARE, coordinato dal Consiglio Nazionale delle Ricerche, nell ambito del Programma Nazionale di Ricerca BIBLIOGRAFIA E RISORSE WEB [1 ] Zilioli E., Appunti e spunti di telerilevamento, Artestampa Daverio (VA) P.A., [2] Brivio P.A., Lechi G., Zilioli E., Principi e metodi di telerilevamento, Edizioni Città Studi, Torino [3] Fiumi L. e Rossi S., Dalla Cartografia storica al telerilevamento: la città di Roma, 2007 ISBN Edizione CNR Pagine. [4] Tonelli A.M. Applicazioni del telerilevamento allo studio di corpi idrici con riferimento particolare alla Termografia, Fondamenti del telerilevamento ed applicazioni in ambiente marino, a cura di Alberotanza L. e Masserotti M.V. AIT, Quaderno n.1, pp , [5] Teggi S., Despini, Uso di immagini telerilevate nell infrarosso termico per lo studio delle interazioni fra insediamenti F. industriali e ambiente, Rapporto DIPIA, ISPESL, [6] [7] [8] [9] [10] 33

34 [11] [12] [13] [14] [15] VP2GlnyG98F [16] Millero F.J., Poisson A., International one atmosphere equation of state of seawater, Dep. Sea Res., 1981, a, Vol. 28A, p [17] Millero F.J. Poisson, A., Summary of data treatment for the International one Atmosphere equation of state for seawater, 1981, b, Unesco Tech. Pap. in Mar. Sci., No38. [18] [19] [20] [21] Borengasser M., Hungate W., Watkins R., Hyperspectral Remote Sensing: Principles and Applications, 2007, CRC Press. [22] Campbell J.B., Introduction to Remote Sensing, The Guilford Press New York, [23] Collwell, R. N., Manual of Remote Sensing, 2nd Edition, American Society of Photogrammetry and Remote Sensing (ASPRS), 1983, pp [24] Dermanis A. Biagi L., Telerilevamento: informazione territoriale mediante immagini da satellite, Casa Editrice Ambrosiana, Milano [25] Gommarasca M. Elementi di geomatica, AIT Firenze,

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