CALYPSO Project 4 th meeting progetto CALYPSO Italia Malta Catania, Italy Città della Scienza di Catania 29 Ottobre 2012

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1 CALYPSO Project 4 th meeting progetto CALYPSO Italia Malta Catania, Italy Città della Scienza di Catania 29 Ottobre 2012 Funzionamento di un sistema HF per il monitoraggio delle correnti marine superficiali e sua istallazione in Sicilia Ing. Capodici Fulvio Meeting a Ragusa Esperto tecniche telerilevamento con sistemi attivi del progetto per l Università degli Studi di Palermo 21Novembre Ing. Fulvio Capodici 2011 Tel: Fax: fcapodici@gmail.com, capodici@idra.unipa.it INFO:

2 ANTENNA HF principio di funzionamento

3 Cos è l antenna HF di CALYPSO? INGOMBRO H < 10 m S ~ 1 m 2 P max =40W altezza < 10 m superficie richiesta INGOMBRO per Sezione antenna istallazione < 1 m 2 Diametro ~ 20 cm Richiede che l elettronica sia alloggiata in uno shelter climatizzato di dimensioni 2x2x2 m Ricezione dati satellitari RADAR militare (Ghz)

4 Cos è l antenna HF di CALYPSO? Campi EM H < 10 m S ~ 1 m 2 P max =40W frequenza ~ 13 Mhz No microonde (1-170 Ghz) Potenza massima 40 W Campo atteso < 4 V/m a 2 m dall antenna

5 Cos è l antenna HF di CALYPSO? Campi EM H < 10 m S ~ 1 m 2 P max =40W frequenza ~ 13 Mhz No microonde (1-170 Ghz) Potenza massima 40 W Campo atteso < 4 V/m a 2 m dall antenna

6 Cos è l antenna HF di CALYPSO? Campi EM H < 10 m S ~ 1 m 2 P max =40W frequenza ~ 13 Mhz No microonde (1-170 Ghz) Potenza massima 40 W Campo atteso < 4 V/m a 2 m dall antenna Radio AM-FM : Potenze kw Esposizione V/m Antenne TV: Potenze 30 kw Esposizioni > 620 V/m Il campo elettromagnetico si attenua in maniera proporzionale al quadrato della distanza dalla sorgente Normativa Italiana Valore limite 20 V/m Valore condigliato (esposizione > 4 ore 6 V/m)

7 Cos è l antenna HF di CALYPSO? Campi EM H < 10 m S ~ 1 m 2 P max =40W frequenza ~ 13 Mhz No microonde (1-170 Ghz) Potenza massima 40 W Campo atteso < 4 V/m a 2 m dall antenna Il sistema ha ricevuto il conoscimento ufficiale nella ITU-WRC 2012 (Word Radio Communication 2012 Conference) Il sistema SeaSonde di CODAR rispetta: indicazioni fornite dalla ITU-WRC 2012 (Risoluzione N 612) normativa Italiana

8 Principio di funzionamento H < 10 m S ~ 1 m 2 P max =40W 1-Un onda EM si propaga sul reticolo marino ove sono presente delle onde 2-l antenna registra uno spettro in frequenza degli echi ricevuti 3-la velocita della corrente è stimata dalla differenza fra la frequenza attesa (calcolabile) che si avrebbe in assenza ed in presenza correnti marini superficiali sottostanti il reticolo

9 HF: PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO In assenza di correnti lo spettro presenterebbe dei picchi segalando la presenza di un rifrattore di Bragg ossia quando le creste delle onde marine del reticolo sono distanziate da l/2 l è la lunghezza d onda utilizzata dall antenna HF

10 HF: PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO In assenza di correnti lo spettro presenterebbe dei picchi segalando la presenza di un rifrattore di Bragg ossia quando le creste delle onde marine del reticolo sono distanziate da l/2 l è la lunghezza d onda utilizzata dall antenna HF

11 HF: PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO In assenza di correnti lo spettro presenterebbe dei picchi segalando la presenza di un rifrattore di Bragg ossia quando le creste delle onde marine del reticolo sono distanziate da l/2 l è la lunghezza d onda utilizzata dall antenna HF

12 HF: PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO In assenza di correnti lo spettro presenterebbe dei picchi segalando la presenza di un rifrattore di Bragg ossia quando le creste delle onde marine del reticolo sono distanziate da l/2 l è la lunghezza d onda utilizzata dall antenna HF

13 HF: PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO In assenza di correnti lo spettro presenterebbe dei picchi segalando la presenza di un rifrattore di Bragg ossia quando le creste delle onde marine del reticolo sono distanziate da l/2 l è la lunghezza d onda utilizzata dall antenna HF

14 HF: PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO In assenza di correnti lo spettro presenterebbe dei picchi segalando la presenza di un rifrattore di Bragg ossia quando le creste delle onde marine del reticolo sono distanziate da l/2 l è la lunghezza d onda utilizzata dall antenna HF

15 HF: PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO In assenza di correnti lo spettro presenterebbe dei picchi segalando la presenza di un rifrattore di Bragg ossia quando le creste delle onde marine del reticolo sono distanziate da l/2 l è la lunghezza d onda utilizzata dall antenna HF

16 HF: PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO In assenza di correnti lo spettro presenterebbe dei picchi segalando la presenza di un rifrattore di Bragg ossia quando le creste delle onde marine del reticolo sono distanziate da l/2 l è la lunghezza d onda utilizzata dall antenna HF

17 HF: PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO Spettro dopler in assenza di correnti In assenza di correnti lo spettro presenterebbe dei picchi segalando la presenza di un rifrattore di Bragg ossia quando le creste delle onde marine del reticolo sono distanziate da l/2 l è la lunghezza d onda utilizzata dall antenna HF f B ~ f(l ocean ) l ocean = l HFradar /2

18 HF: PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO Presenza di una corrente superficiale Il sistema HF percepisce la componente radiale del vettore velocità V

19 HF: PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO Calcolo della componente radiale Vr Df f B ~ f(l ocean ) l ocean = l HFradar /2 Df = f(v r )

20 HF: PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO Calcolo del vettore velocità effettivo

21 HF: PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO Condizioni di funzionamento Distanza Copertura: 50 75km Funzione di salinità e rugosità superficie marina Risoluzione cella: 2-3 km Funzione della frequenza di esercizio Richiesta Energia sistema HF: 500W (220V) Richiesta stimata complessiva: 1,5 kw (necessaria climatizzazione) Temperatura Esercizio Elettronica: 5-28 C

22 ANTENNA HF istallazione in Sicilia

23 Istallazione a Pozzallo: perché proprio pozzallo? Requisiti sito: ANTENNA: SPAZIO, VISTA COMPLETAMENTE LIBERA DA OSTACOLI, DISTANZA DAL RACK ELETTRONICO < 150M, SUFFICIENTEMENTE VICINO ALLA COSTA, SORVEGLIANZA E SICUREZZA DEL SITO COMPARTO ELETTRONICO: AMBIENTE CONTROLLATO E CLIMATIZZATO PER ALLOGGIAMENTO PER LE UNITA DI RICEZIONE, TRASMISSIONE SEGNALE ED ELABORAZIONE DATI, DISPONIBILITA CORRENTE ELETTRICA, DISPONIBILITA CONNESSIONE INTERNET 256KBps.

24 Istallazione a Pozzallo: localizzazione 3D view of Pozzallo port Malta

25 Istallazione a Pozzallo: localizzazione Antenna HF Electronic rack

26 Istallazione a Pozzallo: localizzazione Antenna HF Electronic rack Malta

27 Istallazione a Pozzallo: localizzazione

28 Istallazione a Pozzallo: localizzazione, artistic impression

29 Istallazione a Pozzallo: localizzazione, artistic impression shelter antenna

30 Istallazione a Pozzallo: emissioni Hm=1,8 m r H h d l.m. Rappresentazione Guadagno Antenna E (V/m) m

31 Istallazione a Pozzallo: hardware Antenna HF

32 Istallazione a Pozzallo: hardware Elettronica sistema Shelter per accoglimento elettronica

33 Diffusione Sistemi HF

34 HF radar CODAR SeaSonde: diffusione

35 HF SeaCurrent: diffusione sistemi HF Applicazioni: HF radars un sistema diffusissimo negli USA NOAA HF Radar National Server and Architecture Project

36 HF SeaCurrent: diffusione sistemi HF Applicazioni recenti esperienze in Europa che fanno uso di HF radars Irlanda 2012: NUI GALWAY (Università Nazionale Irlandese) HF radar Ocean Observing modelli circolazione, qualità delle acque Norvegia 2011: Norwegian Meteorological Istitute Response 2010 oil spill Oil Spill Isole Baleari, Spagna 2011: Spanish Ministry of Science and the Balearic Islands Government SOCIB Balearic Island Coastal Observing and Forecasting System corenti marine

37 HF SeaCurrent: diffusione sistemi HF Applicazioni recenti esperienze in Europa che fanno uso di HF radars Cantabria, Spain, 2011: SODERCAN (a public enterprise, Ministry of Industry and Technological Development) ESEOO real time forecasting system energie rinnovabili Spain, 2011: PROMARES (consorzio pubblico-privato) OCTOPOS -Ocean Technologies for Observing and Prediction of Oil Spill oil spill Andalusia, Spain 2011: Governo Regionale dell Andalusia - Monitor by means of compact SeaSonde HF Radars the surface velocity field in the relevant and complex oceanographic area of Gibraltar Strait correnti marine

38 HF SeaCurrent: diffusione sistemi HF Applicazioni: recenti esperienze in Italia che fanno uso di HF radars Monitoraggio Alto Adriatico OGS Trieste, CNR Venezia

39 HF SeaCurrent: diffusione sistemi HF Applicazioni: recenti esperienze in Italia che fanno uso di HF radars Monitoraggio Golfo di Napoli mediante radar HF: 2005

40 CAMPI DI APPLICAZIONE

41 HF RADAR: CAMPI DI APPLICAZIONE Calypso HF: a cosa serve? MITIGAZIONE OIL SPILL RICERCA E SOCCORSO Propagazione OIL SPILL vessel tracking system Modelli matematici di previsione correnti marine Mappe orarie correnti marine superficiali HF radars

42 La petroliera Prestige, naufragata al largo della Galizia, si è spezzata in due al largo delle coste portoghesi. Conteneva ancora 77 mila tonnellate di carburante. La petroliera «Prestige», registrata nelle Bahamas, spezzata in due mentre sta affondando 150 miglia al largo della Spagna, nell'oceano Atlantico

43 Operazioni di ripulitura della spiaggia di Malpica (a nord della Spagna) dal greggio, riversato in mare. Un delfino ucciso dal petrolio sulla spiaggia di Nemina

44 Volontari al lavoro a O Coido La marea nera ha raggiunto la spiaggia di Laxe

45 Uno degli uccelli sommersi dal petrolio Immagine aerea della macchia di petrolio nell'area di Galineiro, a nord ovest della Spagna, per il greggio riversato in mare dalla petroliera Prestige

46 HF RADAR: RISPOSTA AGLI OIL SPILL I dati della rete di CALYPSO possono essere usati per effettuare simulazioni sulla previsione futura della traiettoria e dell evoluzione di un oil spill nel tempo Può essere prevista in anticipo l area che potrà essere minacciata dall oil spill I dati HF possono essere immessi in catene automatiche per il monitoraggio in continuo di oil spill che usano anche dati satellitari I dati di archivio della rete HF possono essere usati per individuare la sorgente di un oil spill (BACKTRACKING)

47 Catena risposta agli oil spill: esperienza passata del partenariato (MAPRES EC grant application 2006) INDIVIDUAZIONE OIL SPILL -Sensori Attivi (Aereo o Satellite) SLAR, SAR, Laser a fluorescenza -Sensori Passivi (Aereo o Satellite) VIS, NIR, MIR, TIR PREVISIONE TRAIETTORIA OIL SPILL MODELLI IDRODINAMICI (di previsione) MITIGAZIONE EVENTO OIL SPILL AZIONI PER LA MITIGAZIONE DEGLI IMPATTI

48 Catena risposta agli oil spill OIL SPILL di prima linea a) Contenimento e recupero alla sorgente b) azioni di pulizia alla sorgente di seconda linea a) Protezione delle coste b) Trattamento coste colpite da oil spill -Dimensione e localizzazione dell oil spill -Conoscenza tipo idrocarburo -Conoscenza anticipata traiettoria sversato -Conoscenza anticipata condizioni atmosferiche -Valore biologico ed economico dell area minacciata -Conoscenza tipologia costa minacciata

49 PREVISIONE TRAIETTORIA OIL SPILL Finalità: predire l evoluzione spazio-temporale degli oil spills al fine di supportare le azioni di emergenza da intraprendere. Le informazioni sull evoluzione dell area inquinata è fondamentale per il processo decisionale di protezione dell area costiera.

50 OIL SPILL Forecasting Al fine di simulare in maniera quanto più realistica il destino dello sversamento è necessario descrivere: destino OIL SPILL trasformazione oil spill nel tempo Evaporazione Emulsione Sedimentazione Spiaggiamento Degradazione Movimenti fisici dell oil spill in ambiente marino MODELLI IDRODINAMICI

51 È necessario avere informazioni meteo marine: Condizioni atmosferiche: -velocità e direzione del vento; -temperatura dell aria. Condizioni del mare: -misure ondametriche; -correnti superficiali e profonde; -mescolamento verticale ed orizzontale. Grandezze misurate o derivabili dai dati di CALYPSO Processi degradativi e di dispersione del petrolio in mare

52 senza HF viene modellato dai campi di vento Weather Forecast Prodotti: Campi di Vento Temperatura dell aria Umidità Precipitazioni Press. atmosf. ecc. Wave forecast Prodotti: altezza delle onde direzioni delle correnti ecc. CALYPSO fornirà un output migliore per il wave forecast Hydrodynamic forecasts campi di velocità 3D futuri Derivati dal weather e dal wave forecasting

53 59 Applicazioni possiamo restare indietro? Oil slicks individuate tramite SAR Scarichi illeciti numero di spills individuati nel 1999: 1638 per un totale di tn

54 Applicazioni possiamo restare indietro? Mar Ionico: aree a rischio di inquinamento a causa delle rotte di transito 60 delle navi da trasporto (linee rosse). [TDP Unit, 1999]

55 HF RADAR: RISPOSTA AGLI OIL SPILL Modello idrodinamico IOI+MEDSLIK

56 HF RADAR: RICERCA E SOCCORSO I dati della rete di CALYPSO possono essere usati per fornire preziose informazioni per sicurezza nella navigazione e per azioni di ricerca e soccorso in mare

57 STATO AVANZAMENTO

58 CALYPSO: STATO AVANZAMENTO PROGETTO -ISTALLATI E CALIBRATI 2 SISTEMI HF A MALTA -ARPA SICILIA HA ACQUISTATO IL SISTEMA PER LA SICILIA -OTTENUTA AUTORIZZAZIONE ALL USO DEL SISTEMA DAL MINISTERO DELLE COMUNICAZIONI SENTITO IL PARERE DELLO STATO MAGGIORE DELLA DIFESA -EFFETTUATO IL TRAINING DI UNO STAFF SCELTO PER OGNI PARTNER DI PROGETTO AZIONI RIMANENTI: - ISTALLAZIONE SISTEMA IN SICILIA - VALIDAZIONE DELLA RETE HF DI CALYPSO

59 CALYPSO: STATO AVANZAMENTO PROGETTO Ta Barkat HF antenna Ta Sopu HF antenna

60 CALYPSO: STATO AVANZAMENTO PROGETTO Ta Barkat HF antenna Ta Sopu HF antenna

61 CALYPSO Project 4 th meeting progetto CALYPSO Italia Malta Catania, Italy Città della Scienza di Catania 29 Ottobre 2012 GRAZIE PER L ATTENZIONE Ing. Capodici Fulvio Meeting a Ragusa Esperto tecniche telerilevamento con sistemi attivi del progetto per l Università 21Novembre degli Studi 2011 di Palermo Ing. Fulvio Capodici Tel: Fax: fcapodici@gmail.com, capodici@idra.unipa.it INFO: