BOLLETTINO ACQUE MARINO-COSTIERE

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1 BOLLETTINO ACQUE MARINO-COSTIERE ELABORATO PERIODO - I trimestre 2010 DATA - REV. 1.0 Redazione a cura della E.Lab S.r.l. V.le delle Scienze, ED. 16 c/o ARCA Palermo P.Iva tel. (+39) fax (+39) info@elabsrl.com Questo documento è di proprietà del progettista (L n. 633 art.2575 e segg. CC) -.Non può essere modificato, copiato, duplicato, riprodotto o divulgato senza autorizzazione scritta dallo stesso.

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3 Premesse Il Bollettino Acque Marino Costiere l area costiera della Sicilia, sviluppato a cadenza trimestrale, è prodotto dalla E.Lab s.r.l., SpinOff Accademico dell Università degli Studi di Palermo, per realizzare un monitoraggio ambientale della copertura vegetale attraverso l uso di immagini satellitari opportunamente processate ed organizzate in un apposito sistema informativo territoriale (SIT). La realizzazione del presente bollettino è stata effettuata anche grazie al finanziamento APQ Giovani Protagonisti di sé e del territorio Azione 7 Giovani e Lavoro erogato dall Assessorato della Famiglia, delle politiche sociali e del lavoro della Regione Siciliana. Cenni teorici Il telerilevamento da satellite permette di investigare il territorio con una continuità spaziale e temporale che non è consentita da un analisi a terra di tipo puntuale. Tale peculiarità consente di realizzare, attraverso l utilizzo dei software appositi, una banca dati multitemporale di informazioni le quali possono essere utilizzate per una caratterizzazione del territorio investigato. Tra le variabili marine che possono essere derivate con sufficiente affidabilità da satellite si sono analizzate la temperatura superficiale del mare (SST), la torbidità, i solidi sospesi totali (TSS) e la clorofilla (Chl-a). Temperatura Superficiale del Mare (SST) Tale parametro rappresenta un ottimo indicatore climatico da utilizzare per l individuazione di eventuali tendenze climatiche che, provocando improvvise e consistenti variazioni dei campi medi, possono apprezzabilmente influire sul clima regionale e eventualmente globale. Le misure di SST da satellite forniscono l unico mezzo per valutare quantitativamente l ampiezza del riscaldamento della stagione estiva rispetto ai valori medi degli anni precedenti permettendo di individuare esattamente la finestra temporale in cui il fenomeno è accaduto controllandone così la sua distribuzione spaziale. La determinazione della SST è stata effettuata secondo un modello del tipo split-window proposto da Mao et al. nel 2004 (1). Turbidity La turbidimetria è una metodica ottica di analisi che permette di determinare il livello di torbidità di un liquido sfruttando l'assorbimento e la riflessione di raggi luminosi di determinata lunghezza d'onda. Per la determinazione della torbidità con le immagini MODIS si può utilizzare una relazione empirica, testata e calibrata con buoni risultati per la baia di Tampa in Florida (Chen, 2007) (2). Solidi Sospesi Totali (TSS) Il termine Solidi Sospesi Totali indica la quantità di solidi (misurati solitamente in mg/l) presenti in sospensione e che possono essere separati tramite mezzi meccanici energici quali la filtrazione sotto vuoto o la centrifugazione di un campione di liquido. La TSS è determinabile a partire da due bande spettrali del MODIS applicando le relazioni empiriche messe a punto da Delu et al. (1999) e da Penaflor et al. (2007) (3). Clorofilla-A La clorofilla è un pigmento di colore verde presente nei grani dei cloroplasti delle cellule vegetali, o negli organismi procarioti che realizzano la fotosintesi clorofilliana. Le proprietà ottiche della 1

4 clorofilla, in particolare la firma spettrale, permettono in linea teorica di misurarne la concentrazione presente nelle acque. In realtà risulta di difficile realizzazione a causa della reale complessità, dal punto di vista ottico, anche a causa della grande incertezza riguardo le proprietà di diffusione ed assorbimento dei molti costituenti dell acqua di mare. Il modello per la stima della concentrazione della clorofilla [mg m-3] utilizzato è quello proposto da Siegel et al. (2000) (4) il quale determina la concentrazione di clorofilla a partire dai valori di riflettanza di tre bande. Descrizione del ciclo produttivo Per la determinazione delle mappe dei principali parametri di qualità delle acque marino costiere sono state utilizzate delle immagini acquisite dal sensore MODIS (MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer) a bordo dei satelliti TERRA e AQUA aventi una risoluzione spaziale del pixel a terra di 1000 metri ed una frequenza temporale di acquisizione pari ad un giorno. Per la realizzazione del Bollettino Acque Marino Costiere sono state realizzate le seguenti attività: 1. formazione e riorganizzazione del database: tale attività è consistita nel download dal sito della NASA dedicato alle missioni MODIS ( di tutte le immagini giornaliere relative del territorio di interesse e nella successiva esclusione delle immagini che, a vario titolo, non erano qualitativamente accettabili (es: eccessiva copertura nuvolosa); 2. georeferenziazione e pre-elaborazione: attraverso alcune procedure scritta nel linguaggio di programmazione IDL si è potuto assegnare alle varie immagini costituenti il database il sistema di riferimento UTM-ED50. Inoltre, si è realizzato anche il subset (spaziale e radiometrico) e la correzione atmosferica delle immagini; 3. determinazione delle mappe mappe dei principali parametri di qualità delle acque marino costiere a scala settimanale: attraverso l applicazione di apposite procedure scritte in IDL si sono ottenute le immagini delle singole grandezze, una per ciascuna settimana. 4. definizione del layout: una volta ottenute le mappe settimanali si è proceduto alla realizzazione del layout grafico sia per la stampa che per la fruizione dei risultati in ambiente GIS. Nelle pagine che seguono si riportano le mappe settimanali dei vari parametri. (1)_ K. Mao, Z. Qin, J. Shi, P. Gong, 2004, A pratical split-window algorithm for retrieving land-surface temperature from MODIS data, International Journal of Remote Sensing, vol. 26, no. 15, (2)_ Z. Chen, F. Muller-Karger, C. Hu, 2007, Remote sensing of water clarity in Tampa Bay, Remote Sensing of Environment, vol (3)_ E.L. Penaflor, C.L. Villanoy, C.T. Liu, L.T. David, 2007, Detection of monsoonal phytoplankton blooms in Luzon Strait with MODIS data, Remote Sensing of Environment, vol.109. (4)_ O'Reilly, J. E., Maritorena, S., O'Brien, M. C., Siegel, D. A., Toole, D., Menzies, et al., 2000, SeaWiFS Postlaunch calibration and validation Analyses, Part 3. NASA Tech. Memo , 11, S.B. Hooker and E. R. Firestone, [Eds.], NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland. 2

5 MAPPE DI SST Settimana 01 [ K] Settimana 02 3 [ K]

6 MAPPE DI SST Settimana 03 [ K] Settimana 04 4 [ K]

7 MAPPE DI SST Settimana 05 [ K] Settimana 06 5 [ K]

8 MAPPE DI SST Settimana 07 [ K] Settimana 08 6 [ K]

9 MAPPE DI SST Settimana 09 [ K] Settimana 10 7 [ K]

10 MAPPE DI SST Settimana 11 [ K] Settimana 12 8 [ K]

11 MAPPE DI SST Settimana 13 9 [ K]

12 MAPPE DI TORBIDITA' Settimana 01 [NTU] Settimana [NTU]

13 MAPPE DI TORBIDITA' Settimana 03 [NTU] Settimana [NTU]

14 MAPPE DI TORBIDITA' Settimana 05 [NTU] Settimana [NTU]

15 MAPPE DI TORBIDITA' Settimana 07 [NTU] Settimana [NTU]

16 MAPPE DI TORBIDITA' Settimana 09 [NTU] Settimana [NTU]

17 MAPPE DI TORBIDITA' Settimana 11 [NTU] Settimana [NTU]

18 MAPPE DI TORBIDITA' Settimana [NTU]

19 MAPPE DI TSS 10,0 7,5 5,0 2,5 0,0 Settimana 01 [mg/l] 10,0 7,5 5,0 2,5 0,0 Settimana [mg/l]

20 MAPPE DI TSS 10,0 7,5 5,0 2,5 0,0 Settimana 03 [mg/l] 10,0 7,5 5,0 2,5 0,0 Settimana [mg/l]

21 MAPPE DI TSS 10,0 7,5 5,0 2,5 0,0 Settimana 05 [mg/l] 10,0 7,5 5,0 2,5 0,0 Settimana [mg/l]

22 MAPPE DI TSS 10,0 7,5 5,0 2,5 0,0 Settimana 07 [mg/l] 10,0 7,5 5,0 2,5 0,0 Settimana [mg/l]

23 MAPPE DI TSS 10,0 7,5 5,0 2,5 0,0 Settimana 09 [mg/l] 10,0 7,5 5,0 2,5 0,0 Settimana [mg/l]

24 MAPPE DI TSS 10,0 7,5 5,0 2,5 0,0 Settimana 11 [mg/l] 10,0 7,5 5,0 2,5 0,0 Settimana [mg/l]

25 MAPPE DI TSS 10,0 7,5 5,0 2,5 0,0 Settimana [mg/l]

26 MAPPE DI CLOROFILLA 1,4 1,15 0,90 0,65 0,40 Settimana 01 [mg/m3] 1,4 1,15 0,90 0,65 0,40 Settimana [mg/m3]

27 MAPPE DI CLOROFILLA 1,4 1,15 0,90 0,65 0,40 Settimana 03 [mg/m3] 1,4 1,15 0,90 0,65 0,40 Settimana [mg/m3]

28 MAPPE DI CLOROFILLA 1,4 1,15 0,90 0,65 0,40 Settimana 05 [mg/m3] 1,4 1,15 0,90 0,65 0,40 Settimana [mg/m3]

29 MAPPE DI CLOROFILLA 1,4 1,15 0,90 0,65 0,40 Settimana 07 [mg/m3] 1,4 1,15 0,90 0,65 0,40 Settimana [mg/m3]

30 MAPPE DI CLOROFILLA 1,4 1,15 0,90 0,65 0,40 Settimana 09 [mg/m3] 1,4 1,15 0,90 0,65 0,40 Settimana [mg/m3]

31 MAPPE DI CLOROFILLA 1,4 1,15 0,90 0,65 0,40 Settimana 11 [mg/m3] 1,4 1,15 0,90 0,65 0,40 Settimana [mg/m3]

32 MAPPE DI CLOROFILLA 1,4 1,15 0,90 0,65 0,40 Settimana [mg/m3]