Tecniche avanzate per la mitigazione delle conseguenze di episodi di inquinamento nel Golfo di Napoli

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1 Studi di Aggiornamento sull'ingegneria Off-Shore e Marina Università di Bologna, 8-9 novembre 2013 Tecniche avanzate per la mitigazione delle conseguenze di episodi di inquinamento nel Golfo di Napoli Giorgio Budillon, Stefano Pierini, Enrico Zambianchi B. Buonocore, P.Falco, G.Fusco, G.Giunta, R.Montella, A.Riccio, G.Spezie G.Agrillo, G.Aulicino, D.Cianelli, Y.Cotroneo, P.De Ruggiero, A.Fragliasso, I. Iermano, M.Uttieri. Dipartimento di Scienze e Tecnologie Università degli Studi di Napoli Parthenope

2 Il Centro Campano per il Monitoraggio e la Modellistica Marina ed Atmosferica nasce presso l Università degli Studi di Napoli Parthenope offre servizi relativi al monitoraggio ed alle previsioni meteo-oceanografiche in ambito regionale a disposizione degli Enti locali, delle strutture pubbliche di controllo, del tessuto produttivo e del cittadino, oltre a gestire una rete di monitoraggio meteo-marino realizzata sia con strumentazione convenzionale, sia con tecniche di telerilevemento (radar in banda HF per le correnti marine e in banda X per la pioggia) ed "unmanned". Il Centro elabora prodotti appartenenti a differenti tipologie, quali ad esempio la stima delle piogge, la previsione della diffusione di inquinanti in atmosfera ed in mare, le osservazioni e le previsioni del moto ondoso, del regime anemometrico e della dinamica marina. Monitoring and forecasting the marine and atmospheric environment

3 Il Golfo di Napoli rappresenta una zona di forti contrasti, in quanto associa zone di straordinario valore naturalistico ad altre ad alto rischio ambientale, legato alla presenza di un estesa area metropolitana con un importante porto commerciale e a una vasta rete di insediamenti industriali prospicienti il mare, nonché alla presenza della foce di un fiume altamente inquinato. Golfo di Napoli Oltre 3 milioni di abitanti lungo le coste del golfo e nell area metropolitana napoletana. Una delle aree più popolate del Mediterraneo.

4 The Gulf of Naples under surveillance Licola 6 AWS 2 Tide gages 1 Wave buoy 1 mooring 1 meteo-oceanographic buoy 1 Radar HF 1 Weather Radar 1 Waveglider (occasionally) Real Time Observing System Dipartimento di Scienze e Tecnologie - Università degli Studi di Napoli PARTHENOPE

5 Rif. G.Budillon Monitoraggio - AWS year 2005

6 Rif. G.Budillon Monitoraggio - Meteo-oceanographic buoy Venti prevalenti 25 Giu - 28 Nov Boa

7 Monitoraggio Sea level Rif. B. Buonocore

8 In collaborazione con il CUGRI Univ. Salerno (E. Pugliese Carratelli) Rif. G.Budillon Monitoraggio Wave buoy Figura 1: Ondametro Datawell Waverider del tipo in dotazione al Dipartimento di Scienze per l Ambiente

9 Rif. G.Budillon Monitoraggio Weather Radar Il radar WR-10X, operante in banda X alla frequenza di 9.4 GHz, è stato installato presso Castel Sant Elmo (230 m slm) alla fine del 2011; offre la possibilità di monitorare in tempo reale le precipitazioni atmosferiche che interessano l area urbana di Napoli. Il radar opera in maniera continua ed effettua scansioni ad intervalli di 5 minuti, con range di 36 km e 72 km. Il WR-10X scansiona l atmosfera a 360 con angoli di elevazioni di 1,2,3,4,5 e 10. La frequenza di ripetizione dell impulso è di 800 Hz, la risoluzione in range di 300 m.

10 Monitoraggio Weather Radar Rif. G.Budillon

11 Monitoraggio Weather Radar Rif. G.Budillon

12 Monitoraggio Weather Radar Rif. G.Budillon

13 Monitoraggio Weather Radar Rif. G.Budillon

14 Monitoraggio Weather Radar Rif. G.Budillon

15 Monitoraggio Weather Radar Rif. G.Budillon

16 Monitoraggio Weather Radar Rif. G.Budillon

17 Monitoraggio Weather Radar Rif. G.Budillon

18 Monitoraggio Weather Radar Rif. G.Budillon

19 Rif. E.Zambianchi Monitoraggio HF Radar I radar costieri funzionano sulla base dello scattering di Bragg: La radiazione elettromagnetica inviata dall apparato radar è retroriflessa in maniera coerente dalle onde di gravità superficiali la cui lunghezza d onda sia la metà di quella del segnale incidente L eco ricevuto dall antenna mostra un picco nello spettro del segnale, con un eventuale spostamento doppler nel caso in cui ci sia una corrente superficiale (relativa al primo metro d acqua)

20 Rif. E.Zambianchi Monitoraggio HF Radar Ogni stazione fornisce la componente radiale della velocità quindi per ottenere la velocità vettoriale sono necessarie almeno due antenne ricetrasmittenti

21 Rif. E.Zambianchi Diffusione inquinanti Esempio di copertura del sistema radar AMRA- CoNISMa-Uniparthenope (dati del 4 novembre 2013) Risoluzione spaziale: 1 km Risoluzione temporale: 1 hr

22 Diffusione inquinanti La conoscenza della dinamica superficiale fornita dai dati radar HF permette di valutare i meccanismi alla base del ricambio delle acque in sottoaree del Golfo. In questo esempio si vede come nell agosto del 2009 il Golfo di Castellammare fosse caratterizzato da una lieve ritenzione di inquinanti di provenienza fluviale, mentre in settembre il rinnovo delle acque è stato promosso da flussi zonali diretti prevalentemente verso il largo.

23 Rif. E.Zambianchi Diffusione inquinanti I campi di velocità superficiale rilevati dal radar HF vengono inoltre usati come campi avvettivi per simulazioni di dispersione di inquinanti. La ricostruzione delle traiettorie lagrangiane viene condotta con diversi metodi, sia già disponibili sia sviluppati ad hoc, con particolare attenzione alla simulazione della componente turbolenta

24 Rif. E.Zambianchi Diffusione inquinanti I risultati sono stati validati, ad es., tramite il confronto con l evoluzione della distribuzione del coefficiente di attenuazione diffusa K490 (proxy per la torbidità, misurato dal sensore satellitare MODIS) Uttieri et al., Oc. Dyn. (2011)

25 Diffusione inquinanti Rif. E.Zambianchi

26 Monitoraggio Waveglider Rif. G.Budillon

27 Monitoraggio Waveglider Rif. G.Budillon

28 Rif. G.Budillon Monitoraggio Waveglider Mappa correnti AVISO e relativa mappa di sea level anomaly sovrapposte alle misurazioni correntometriche

29 Rif. G.Budillon Il 29 ottobre 2013 il CCMMMA ha coadiuvato il Comando Generale delle Capitanerie di Porto di Napoli per l esercitazione SQUALO 2013 che ha simulato le operazioni di emergenza da attivare nel caso in cui un aeromobile ( ATR 72 con 60 passeggeri e 4 persone di equipaggio) sia costretto ad ammarare nel Golfo di Napoli. Ministero delle Infrastrutture e dei trasporti Direzione Marittima di Napoli 4 centro secondario di soccorso marittimo M.R.S.C Napoli In questa esercitazione sono stati rilasciati 64 simulacri rappresentati da manichini e sub della marina che sono stati successivamente recuperati dalle 18 unità navali e 8 aeree della Guardia Costiera, Carabinieri, Polizia, Vigili del Fuoco.

30 Rif. G.Budillon Risultati PRELIMINARI! Posizione di rilascio dei simulacri con nominativi delle località del Golfo: Ministero delle Infrastrutture e dei trasporti Direzione Marittima di Napoli 4 centro secondario di soccorso marittimo M.R.S.C Napoli - verde: simulacri successivamente tratti in salvo - rosso: simulacri dispersi

31 Rif. G.Budillon Risultati PRELIMINARI! Posizione di rilascio (frecce) dei simulacri e traiettoria percorsa (celeste) prima del recupero (croce rossa) Ministero delle Infrastrutture e dei trasporti Direzione Marittima di Napoli 4 centro secondario di soccorso marittimo M.R.S.C Napoli

32 Rif. G.Budillon Ministero delle Infrastrutture e dei trasporti Direzione Marittima di Napoli 4 centro secondario di soccorso marittimo M.R.S.C Napoli Le informazioni raccolte dal CCMMMA riguardo i punti di rilascio e di recupero dei naufraghi e le contestuali informazioni meteo-oceanografiche acquisite dalla rete di sensori (Waveglider e Radar HF in particolare) forniranno importanti elementi per la validazione dei modelli lagrangiani di previsione della deriva di corpi (persone e oggetti) in mare (LEEWAY in collab. con CNR-INSEAN). Pianificazione di esperimenti futuri nel Golfo di Napoli nella primavera 2014 con simulacri più reali.

33 Modellistica della circolazione marina Rif. S.Pierini Il Princeton Ocean Model è stato implementato con alta risoluzione in un dominio che include il Golfo di Napoli e i vicini golfi di Gaeta e Salerno (De Ruggiero et al., 2013) Il modello ha una risoluzione spaziale orizzontale di 1/144, ha 40 livellisigma nella verticale e viene inizializzato e forzato lungo i bordi aperti da un modello operativo di circolazione dell intero Mar Tirreno (Napolitano et al., 2013) con una risoluzione spaziale di 1/48. Quest ultimo è innestato a sua volta in un modello del Mar Mediterraneo sviluppato nell ambito del progetto MERSEA (Oddo et al., 2009).

34 Modellistica della circolazione marina Rif. S.Pierini Tutti i modelli, innestati secondo la modalità one-way, hanno una risoluzione scalata di 1:3 dal dominio più grande al più piccolo. Il forzante superficiale del vento è dato dai dati ECMWF per gli hindcasts, mentre è forzato dai venti WRF ad alta risoluzione prodotti dal centro CCMMMA in modalità di forecasting.

35 Modellistica della circolazione marina Rif. S.Pierini Il modello simula la circolazione marina tridimensionale e fornisce mappe dell elevazione superficiale del mare, nonché della velocità della corrente, della temperatura, della salinità e della densità a tutte le profondità. Vengono qui riportati esempi di output del modello.

36 Modellistica della circolazione marina Rif. S.Pierini In occasione dell evento dell America s Cup World Series tenutosi a Napoli nell Aprile del 2013, è stata realizzata la previsione delle correnti marine. Per la settimana di previsione, l inizializzazione e le condizioni lungo i bordi aperti sono state fornite dal modello del Mar Tirreno; sono stati inoltre usati i venti ad alta risoluzione CCMMMA-WRF.

37 G. Budillon S. Pierini E. Zambianchi e B. Buonocore, P.Falco, G.Fusco, G.Giunta, R.Montella, A.Riccio, G.Spezie G.Agrillo, G.Aulicino, D.Cianelli, Y.Cotroneo, P.De Ruggiero, A.Fragliasso, I. Iermano, M.Uttieri.

38 Grazie per l attenzione G. Budillon S. Pierini E. Zambianchi e B. Buonocore, P.Falco, G.Fusco, G.Giunta, R.Montella, A.Riccio, G.Spezie G.Agrillo, G.Aulicino, D.Cianelli, Y.Cotroneo, P.De Ruggiero, A.Fragliasso, I. Iermano, M.Uttieri.