Monitoraggio delle correnti marine superficiali nel bacino Nord Adriatico mediante Radio Rivelatore in Banda HF: Indice

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1 ISTITUTO NAZIONALE di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale UNIVERSITY OF HAWAII School of Ocean and Earth Science and Technology Monitoraggio delle correnti marine superficiali nel bacino Nord Adriatico mediante Radio Rivelatore in Banda HF: Indice 1) Introduzione 2) Obiettivi Scientifici 3) Strumentazione 4) Siti Ottimali per l Installazione della Strumentazione 5) Minimizzazione dell Impatto Ambientale 6) Applicazioni non Strettamente Scientifiche della Ricerca 7) Contatti In collaborazione con: Institute of Oceanography, University of Hamburg 21/10/02 Pagina 1 di 9

2 1) Introduzione Un programma di monitoraggio delle correnti marine superficiali nel bacino Nord Adriatico sarà realizzato tra l autunno 2002 e l autunno Per l esecuzione delle misure verranno impiegate tre stazioni Radio Rivelatrici operanti in banda HF installate lungo la costa italiana tra la foce del fiume Po e il Monte Conero. Dettagli sugli obiettivi scientifici della ricerca, sul tipo di strumentazione usata, sui siti di posizionamento delle stazioni e sull eventuale impatto ambientale delle installazioni sono trattati nel prosieguo del presente documento. Vengono inoltre descritte le possibili, ulteriori, importanti applicazioni, non strettamente scientifiche, utilizzanti i dati messi a disposizione dalla presente ricerca. Un elenco completo delle istituzioni scientifiche coinvolte e dei relativi contatti è disponibile alla fine del presente documento. 2) Obiettivi Scientifici Il Ministero dell Istruzione, dell Università e della Ricerca (MIUR) italiano in collaborazione con l Office of Naval Research (ONR) degli Stati Uniti e con altri istituti di ricerca europei ed americani ha varato un vasto progetto di ricerca multi istituzionale e interdisciplinare per lo studio delle caratteristiche fisiche del bacino del Nord Adriatico. E previsto che il progetto si sviluppi nell arco del biennio Obiettivo del progetto è l approfondimento delle conoscenze circa la complessa dinamica dell Adriatico, soggetto all azione di venti a volte anche molto forti e di fiumi che vi riversano ingenti masse d acqua. Precedenti osservazioni hanno infatti evidenziato che l apporto e il mescolamento sia di sostanze nutrienti che di sostanze inquinanti conseguente all azione forzante dei fenomeni sopra indicati è di fondamentale importanza per il funzionamento del locale ecosistema. Il progetto coinvolge diversi istituti italiani che operano nel campo della ricerca oceanografica, tra questi: istituti facenti capo al CNR (IRPEM e ISDGM), l Università di Ancona, l Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale (OGS) di Trieste; nonché partners internazionali quali: University of Hawaii, University of Hamburg, NATO SACLANTCEN Undersea Research Centre, Naval Research Laboratories, University of Washington, ecc. L attività di monitoraggio delle correnti marine superficiali nel bacino Nord Adriatico mediante radio rivelatori in banda HF situati lungo la costa italiana è parte integrante del progetto di ricerca sopraesposto. 3) Strumentazione Una stazione per il monitoraggio delle correnti marine superficiali è composta da un radiotrasmettitore in banda HF che irradia un segnale radio verso la zona di mare interessata e da un radioricevitore che riceve il segnale riflesso dalla superficie marina; dal segnale ricevuto è possibile estrarre, mediante elaborazione numerica, informazioni circa la corrente marina interessante la zona di mare coperta. 21/10/02 Pagina 2 di 9

3 La risoluzione è dell ordine di qualche chilometro, mentre l intervallo di campionamento è inferiore all ora. La frequenza di funzionamento è di 16 MHz (banda HF). Il sistema trasmittente è composto da un array di 4 antenne a stilo (tipo: whip coil) disposte ai vertici di un rettangolo di 9.3 m x 2.8 m (Fig. 1). La potenza irradiata è di soli 7.5 W per antenna, simile alla potenza dei segnali trasmessi dalle stazioni radioamatoriali o dai ricetrasmettitori normalmente in commercio. L antenna trasmittente è nel suo complesso direttiva e irradia il segnale principalmente verso la zona di mare interessata mentre verso il territorio alle sue spalle il segnale viene soppresso di un fattore 100 circa (esattamente 22dB). L antenna ricevente è del tutto simile a quella trasmittente (Fig. 1). Le antenne sono connesse alla stazione mediante cavi coassiali isolati (tipo RG-213) stesi sul terreno. Il segnale riflesso dalla superficie marina contiene informazioni circa il moto ondoso e le correnti marine relative alla zona di mare antistante la stazione. Tali informazioni vengono estratte dal segnale ricevuto attraverso sofisticate elaborazioni numeriche dello stesso che richiedono l impiego di calcolatori elettronici. Per procedere alla mappatura completa sia dell intensità che della direzione delle correnti marine sono necessarie almeno due stazioni posizionate lungo la costa. Tipicamente una mappa con gli andamenti delle correnti in una zona di mare di più di 100 km antistante la costa (Fig. 2) può essere prodotta ogni 10 min, con una risoluzione inferiore ai 2 km, mentre la copertura per mappe di ampiezza delle onde è di circa 60 km. I componenti l antenna trasmittente o ricevente sono comuni antenne a stilo commerciali operanti in banda HF; per protezione sono inserite in custodie di fibra di vetro lunghe 2.5 m e del diametro di 3 cm circa. I tubi contenenti le antenne vengono poi fissati a picchetti precedentemente piantati nel terreno o, in caso di terreni rocciosi o strutture murali, a supporti precedentemente fissati mediante viti ad espansione. Ad installazione ultimata le antenne non superano l altezza di 3 m dal terreno. Questo tipo di installazione non richiede l impiego di tiranti. Tutta la strumentazione elettronica è alloggiata in un mini-container, posizionato in prossimità delle antenne, l utilizzo di un container metallico garantisce un eccellente schermatura per le eventuali emissioni elettromagnetiche generate dagli apparati, inoltre l assenza di strutture fisse garantisce il prefetto ripristino dell area a campagna terminata. Siamo in procinto di ottenere dal Ministero delle Comunicazioni la licenza per poter operare alla frequenza di 16 MHz con 150 KHz di larghezza di banda. Ogni stazione alimentata con tensione di rete assorbe una potenza di circa 2 kw, 1 kw per l elettronica del dispositivo e 1 kw per il condizionatore d aria che equipaggia ogni mini-container. L allacciamento alla rete nonché la messa a terra e la predisposizione delle necessarie protezioni elettriche degli impianti e delle infrastrutture sarà fatto nel pieno rispetto delle norme vigenti. 21/10/02 Pagina 3 di 9

4 4) Siti Ottimali per l Installazione della Strumentazione Il programma scientifico prevede l installazione di tre stazioni di radio rivelazione delle correnti marine lungo la costa italiana del mar Adriatico nel tratto che va dal delta del fiume Po alle pendici del monte Conero. L obiettivo è quello di generare mappe delle correnti superficiali marine di tutta l area del bacino Nord Adriatico, con particolare attenzione alla zona di mare interessata dal rimescolamento con le acque provenienti dal fiume Po e alla zona che si estende a sud della penisola istriana percorsa dalla Corrente Adriatica Occidentale e da correnti provenienti dall Adriatico Settentrionale. Fondamentale per il raggiungimento degli obiettivi prefissati è poter posizionare le stazioni secondo la migliore geometria possibile per le misurazioni, in questo contesto sono state individuate tre aree ottimali: Ravenna ( Sud del delta del Po), Pesaro e Ancona. I siti definitivi sono stati poi individuati in base a possibilità di allacciamento alla rete elettrica, possibilità di protezione da atti vandalici, oltre che ovviamente da considerazioni di carattere tecnico legate alle caratteristiche di propagazione del luogo. La campagna di monitoraggio dovrebbe partire alla fine del 2002 e protrarsi fino a tutto il 2003, mentre le operazioni di preparazione, installazione e test delle stazioni dovrebbero svolgersi nel periodo autunno ) Minimizzazione dell Impatto Ambientale Dato l estremamente basso livello di potenza trasmesso, pari a quello di un comune radioricevitore CB per uso radioamatoriale e la relativamente bassa frequenza utilizzata, l unico eventuale impatto ambientale può essere rappresentato dalla struttura della stazione. Non vi è assolutamente nessun pericolo di tipo elettrico o elettromagnetico per le persone o gli animali che si trovassero in prossimità degli impianti, antenne comprese. L allacciamento alla rete elettrica evita il ricorso a generatori di corrente elettrica e rende l installazione assolutamente silenziosa. I componenti di maggiore impatto visivo sono (i) i gruppi di antenne trasmittenti e riceventi e (ii) il minicontainer. Per ridurre al massimo tale impatto sono stati presi i seguenti provvedimenti. 21/10/02 Pagina 4 di 9

5 (i) A differenza di quanto appare nelle fotografie allegate (Fig. 1), le antenne che si andranno ad installare sono state completamente riprogettate. Al posto degli attuali monopoli in quarto d onda lunghi 5m, realizzati con tubi di alluminio e che necessitano di essere tirantati verranno installati monopoli caricati ultra-compatti del tipo utilizzato dai radioamatori operanti in banda CB lunghi circa 2 m. Inoltre le antenne, che non necessitano di tiranti,saranno inserite in custodie tubolari in fibra di vetro, grigie e antiriverbero in modo da ridurne la visibilità. Ogni antenna è fornita di scaricatore a terra per proteggere gli impianti collegati da eventuali fulmini. (ii) I container sono mini-container metallici (larghi 2 m, lunghi 2 m e alti 2 m circa) (Fig. 3). Sono nuovi, dipinti di bianco in modo da avere un aspetto pulito e sono autoportanti per cui per il loro posizionamento non necessitano di fondamenta ne di alcun altro tipo di manufatto. Sono privi di finestre. Alla fine del periodo di monitoraggio (fine 2003) i siti saranno riportati alle loro condizioni originali e tutto il materiale eventualmente spostato sarà rimesso al suo posto. A garanzia del completo ripristino delle aree interessate, prima dell installazione, verrà eseguita una completa panoramica fotografica dei siti. Non ci sarà alcun impatto permanente sulle risorse delle aree interessate. 6) Applicazioni non Strettamente Scientifiche della Ricerca Il sistema già installato in altre parti del mondo ha dimostrato tutta la sua potenzialità anche nel monitoraggio dello spostamento di masse di idrocarburi riversatesi in mare in seguito a incidenti di varia natura. I dati generati dal sistema, una volta a regime, saranno messi a disposizione di tutti quegli enti, governativi e non, interessati a tale tipo di informazioni, attraverso pagine web, in tempo reale. La conoscenza in tempo reale dell andamento delle correnti marine può essere di aiuto alla Guardia Costiera, alla Protezione Civile, agli enti coinvolti in operazioni di ricerca, soccorso e salvataggio in mare, agli enti preposti alla prevenzione di incidenti ambientali quali lo scarico a mare di idrocarburi o di altre sostanze inquinanti ad opera di fiumi o di incidenti marittimi di varia natura, ecc. Il sistema infatti consente di prevedere le traiettorie che dette sostanze seguirebbero una volta rilasciate in mare e quindi di disporre per tempo e nel modo più efficace le opportune barriere ed i mezzi di supporto. Grazie alla relativamente bassa frequenza di funzionamento la portata di questo sistema si estende oltre l orizzonte ottico e supera i 100 km, potenzialmente è possibile utilizzare il dispositivo per seguire oggetti quali navi e aerei a bassa quota ben oltre la distanza operativa di un comune radar a micronde. Pur non rientrando tra le finalità principali del progetto i dati acquisiti potranno essere impiegati per testare le potenzialità del sistema circa l inseguimento di oggetti in rapido movimento sulla superficie marina. Saranno distribuiti ed esposti pannelli con spiegazioni e motivazioni relative al progetto. Qualora il tipo di informazioni prodotte risultasse di interesse per enti governativi (Guardia Costiera, Protezione Civile, ecc.) siamo disponibili a mettere a disposizione i dati in tempo reale senza limitazioni. 21/10/02 Pagina 5 di 9

6 7) Contatti Coordinatore del progetto presso l OGS: Dr. Pierre-Marie Poulain Coordinatore, Gruppo Sistemi Remoti (SIRE) Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale (OGS) Borgo Grotta Gigante, 42/c SGONICO (TS) ITALY Tel.: Cell.: Fax: ppoulain@ogs.trieste.it Responsabile tecnico del progetto presso l OGS: Ing. Fabio Brunetti Gruppo COSTE Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale (OGS) Borgo Grotta Gigante, 42/c SGONICO (TS) ITALY Office Phone: Fax: fbrunetti@ogs.trieste.it Coordinatore di progetto presso l University of Hawaii: Dr. Pierre Flament Associate Professor Director, University of Hawaii Satellite Oceanography Laboratory Department of Oceanography, School of Ocean and Earth Science and Technology University of Hawaii at Manoa 1000 Pope road Honolulu, HI USA Office Phone: Fax: pflament@soest.hawaii.edu 21/10/02 Pagina 6 di 9

7 Collaboratore Principale presso l University of Hamburg: Dr. Klaus-Werner Gurgel Institute of Oceanography University of Hamburg Troplowitzstrasse 7 D Hamburg Germany Office Phone: : Fax: : gurgel@ifm.uni-hamburg.de 21/10/02 Pagina 7 di 9

8 Figura 1. Array rettangolare di 4 antenne trasmittenti o riceventi Figura 2. Copertura prevista delle stazioni operanti a 16 MHz 21/10/02 Pagina 8 di 9

9 ISTITUTO NAZIONALE di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale Trieste Figura 3. Il container ( dim. 2m x 2m x 2m) 21/10/02 Pagina 9 di 9