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Ricercatori dell'Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell'Ambiente (IREA) del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) presentano a Vienna un nuovo servizio operativo sviluppato per il monitoraggio delle deformazioni nei vulcani attivi
 

CF

Monitorare le deformazioni della superficie terrestre in aree vulcaniche attive, in luoghi spesso di difficile accesso, può non essere un compito facile. Il telerilevamento satellitare può fare la differenza rispetto alle tecniche in-situ, grazie alla sua capacità di coprire aree molto vaste, con una densità di punti di misura molto elevata e a costi relativamente bassi. Questi risultati saranno presentati il 9 aprile a Vienna in una conferenza scientifica (Sala M2 alle 9:30) e una conferenza stampa (alle 13:00) nel corso della prossima Assemblea Generale dell'Unione Geofisica Europea (EGU) che si terrà dal 7 al 12 aprile.

L'interferometria SAR differenziale satellitare (DInSAR) permette di misurare le deformazioni del suolo con un'elevata precisione e in qualsiasi condizione atmosferica. La crescente diffusione dell'uso di questa tecnica è dovuta alla recente disponibilità di grandi archivi di dati SAR facilmente accessibili, come quelli forniti, dalla fine del 2014, dalla costellazione Copernicus Sentinel-1. Attualmente Sentinel-1 fornisce dati SAR con una cadenza fino a 6 giorni su tutta la Terra. È quindi chiaro che con una disponibilità di dati così ampia, globale, costante e affidabile è possibile utilizzare la tecnica DInSAR per scopi di monitoraggio, come quelli relativi alle misurazioni del movimento del suolo nelle aree vulcaniche.

In questo campo i ricercatori dell'IREA-CNR hanno sviluppato un servizio operativo per monitorare la deformazione crostale nei vulcani attivi attraverso l'uso della tecnica DInSAR e dei dati Sentinel-1. Il sistema progettato è completamente automatico e il processo è attivato dalla disponibilità, per ogni sito vulcanico monitorato, di nuovi dati Sentinel-1. I dati satellitari vengono acquisiti ed elaborati attraverso la nota tecnica DInSAR P-SBAS (Parallel Small BAseline Subset), completamente sviluppata presso l’IREA-CNR, che permette la generazione delle serie temporali di deformazione dell'area investigata.

In qualità di Centro di Competenza (CdC) del Dipartimento di Protezione Civile (DPC), l’IREA utilizza tale servizio per monitorare la deformazione del suolo dei principali vulcani italiani attivi, come la caldera dei Campi Flegrei, il Vesuvio, Ischia, l’Etna e lo Stromboli, e fornisce aggiornamenti mensili sullo stato di deformazione dei vulcani al Dipartimento e altri Centri di Competenza dedicati al monitoraggio dei vulcani.

Sebbene il servizio sia destinato al DPC, esso è stato realizzato per essere facilmente trasferibile e replicabile per altri vulcani della Terra, beneficiando così pienamente delle funzionalità di monitoraggio DInSAR di Sentinel-1.
 

Figura

 Mappa di velocità media di deformazione verticale dei Campi Flegrei (Italia) generata utilizzando i dati acquisiti dai satelliti Sentinel-1.
Il grafico mostra l'evoluzione temporale della deformazione che, da marzo 2015, ha portato a un sollevamento massimo di circa 25 cm. Contiene dati Copernicus modificati © 2019.
 
 
Ringraziamenti
Questo lavoro è supportato dall'accordo 2019-2021 fra IREA-CNR e Protezione civile italiana, dal progetto H2020 EPOS-IP (GA 676564), dal progetto I-AMICA (PONa3_00363) e dall'accordo IREA-CNR / DGS-UNMIG.

 


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Il terremoto dello scorso 29 dicembre in Croazia ha causato una deformazione del suolo di circa 40 centimetri. E’ quanto emerso dallo studio un team di ricercatori dell’Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell’Ambiente del Consiglio Nazionale delle Ricerche utilizzando i dati acquisiti dal satellite europeo Sentinel-1.
 
Il 29 dicembre 2020 alle ore 11:19:54 UTC (Coordinated Universal Time) un terremoto di magnitudo 6.4 ha colpito la Croazia centrale, nei pressi della città di Petrinja, causando 7 vittime, numerosi feriti e ingenti danni agli edifici. Si tratta del più forte terremoto verificatosi in Croazia dall'avvento dei moderni sismometri.

L’evento si è verificato lungo una faglia trascorrente destra, nota in letteratura come faglia di Petrinja, ed è stato preceduto da due scosse sismiche di magnitudo 4.7 e 5.2, verificatesi il 28 dicembre. Nelle ore e nei giorni successivi si sono inoltre verificate numerose scosse di assestamento che hanno raggiunto una magnitudo massima di 4.8.

Tramite la tecnica dell’Interferometria Differenziale Radar ad Apertura Sintentica (DInSAR), un team di ricercatori dell’Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell’Ambiente del Consiglio Nazionale delle Ricerche (IREA-CNR) ha studiato il campo di deformazione superficiale indotto dall’evento sismico. In particolare, sono stati utilizzati i dati acquisiti dal satellite europeo Sentinel-1 il 18 e il 30 dicembre 2020 lungo orbita ascendente e il 23 dicembre 2020 e il 4 gennaio 2021 lungo orbita discendente, che hanno permesso di produrre gli interferogrammi mostrati in Figura 1a e 1b. In essi, ogni fascia di colore (frangia) indica uno spostamento del suolo di circa 2.8 centimetri, con una deformazione massima di circa 40 centimetri.

A partire dagli interferogrammi generati, sono state poi derivate le corrispondenti mappe di deformazione (vedi Figura 1c e 1d) tramite appropriate procedure note come phase unwrapping. Nel caso dell’orbita ascendente, la mappa mostra una deformazione caratterizzata da valori negativi fino a un massimo di -32 cm e valori positivi fino a un massimo di 38 cm, che indicano rispettivamente l’aumento e la diminuzione della distanza tra il sensore e il suolo. Nel caso dell’orbita discendente, la mappa mostra una deformazione caratterizzata da valori negativi fino a un massimo di -16 cm e valori positivi fino a un massimo di 29 cm.

Inoltre, combinando le mappe di deformazione ottenute dalle immagini Sentinel-1 ascendenti e discendenti, è stato possibile stimare gli spostamenti, sia per quanto concerne la componente verticale (Figura 1e), sia nella direzione est-ovest (Figura 1f). La mappa di spostamento verticale mostra un’area affetta da una subsidenza massima di -13 cm e da una zona in sollevamento con valori massimi di 19 cm; inoltre, la mappa di spostamento orizzontale mostra spostamenti massimi di 43 cm verso ovest e di 42 cm verso est.

L’attività svolta è stata realizzata nell’ambito nell'ambito dell'Accordo 2019-2021 fra CNR-IREA e il Dipartimento della Protezione Civile (DPC), del progetto EPOS (European Plate Observing System) e del progetto "Infrastruttura di Alta tecnologia per il Monitoraggio Integrato Climatico-Ambientale" (I-AMICA) finanziato dal MIUR nell'ambito del Programma Operativo Nazionale (PON). I risultati presentati contengono dati acquisiti nell’ambito del programma Copernicus 2015.
 
interferogramma croazia
 
Figura 1. a) Interferogramma co-sismico da dati radar Sentinel-1 relativo alla coppia 18122020-30122020 ascendente (Track 146). b) Interferogramma co-sismico da dati radar Sentinel-1 relativo alla coppia 2312020-04012021 discendente (Track 124). Il rettangolo bianco indica l’area rappresentata nei pannelli successivi. c) Mappa di deformazione co-sismica in linea di vista relativa all’interferogramma Sentinel-1 mostrato in Figura 1a. d) Mappa di deformazione co-sismica in linea di vista relativa all’interferogramma mostrato in Figura 1b. Mappe delle componenti verticale (e) ed Est-Ovest (f) dello spostamento del suolo. La stella bianca indica la posizione dell’epicentro del terremoto di magnitudo 6.4 avvenuto il 29 dicembre 2020.
 

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Sei ricercatori IREA compaiono nella lista dei World's Top Scientists redatta dalla Stanford University. Si tratta di Romeo Bernini, Gianfranco Fornaro, Riccardo Lanari, Francesco Mattia, Francesco Soldovieri ed Eugenio Sansosti.
 

La rivista internazionale Plos Biology ha pubblicato recentemente uno studio che individua i ricercatori scientifici più citati al mondo nelle varie discipline nel corso della loro carriera. Lo studio si basa sui dati ricavati da Scopus, il principale database per le pubblicazioni scientifiche, relativi a 7 milioni di ricercatori di università e centri di ricerca di tutto il mondo in 22 aree scientifiche e 176 sottocategorie.

L'elenco, redatto da tre ricercatori della Stanford University, contiene circa 160.000 nomi e include gli scienziati che sono tra i primi 100.000 in tutti i campi e quelli che sono nel 2% al top nelle loro specifiche aree di ricerca.

Nell'elenco dei “Top Scientist” mondiali figurano 6 ricercatori dell’IREA-CNR, a conferma della qualità della ricerca scientifica dell’Istituto. Sono Romeo Bernini, Gianfranco Fornaro, Riccardo Lanari, Francesco Mattia, Francesco Soldovieri ed Eugenio Sansosti.

Romeo Bernini è Dirigente di ricerca presso l’IREA di Napoli. La sua attività di ricerca è rivolta allo sviluppo di sensori in fibra ottica e sensori optoelettronici ed optofluidici integrati per applicazioni ambientali, industriali, biochimiche e biomedicali. E’ stato visiting scientist presso il DIMES (Delft Institute of Microelectronics and Submicrontechnology), Technical University of Delft. Nel 2001 ha vinto il best Doctoral Thesis Award in Optoelectronics del IEEE-LEOS Italian Chapter. E’ autore di oltre 100 pubblicazioni su riviste internazionali.

Gianfranco Fornaro è Dirigente di ricerca presso l’IREA di Napoli e svolge attività di ricerca nel campo dell’elaborazione di dati Radar ad Apertura Sintetica (SAR). Ha tenuto corsi in qualità di Professore Aggiunto in diverse Università nell’area Telecomunicazioni, attualmente presso l’Università Federico II. E’ stato visiting scientist presso l’Ente Spaziale Tedesco ed il Politecnico di Milano, e consulente scientifico per conto delle Nazioni Unite. Ha svolto attività di docenza anche in diverse Scuole di Alta formazione presso Enti di Ricerca internazionali, tra cui l’Agenzia Aerospaziale Giapponese a Tokyo e l’Agenzia Spaziale Argentina per conto della IEEE. E’ stato docente delle Lecture Series della NATO e dal 2013 svolge lezione presso la “Summer School on Radar/SAR” del Fraunhofer Institute a Bonn. Dal 2017 è Fellow della IEEE. Ha ricevuto diversi premi e riconoscimenti internazionali tra cui il premio Mountbattern della IEE nel 1997 ed il premio “Best Paper Award” della rivista IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters nel 2011.

Riccardo Lanari è Dirigente di ricerca e Direttore del CNR-IREA dal dicembre 2010. I suoi interessi di ricerca riguardano principalmente l’elaborazione numerica dei dati Radar ad Apertura Sintetica (SAR). E’ autore di più di 120 lavori pubblicati su riviste internazionali, di un libro edito dalla casa editrice americana CRC-PRESS e di due brevetti. E’ stato visiting scientist presso l’Istituto per le Scienze Spaziali ed Astronautiche (ISAS, Giappone), l’Istituto per le Radio-Frequenze dell’Ente Spaziale Tedesco (DLR, Germania), il Jet Propulsion Laboratory (JPL, USA); in quest'ultimo caso ha ricevuto dalla NASA una Recognition (nel 1999) ed un Award (nel 2001). E’ Distinguished Speaker della Geoscience and Remote Sensing Society della IEEE (IEEE-GRSS) e Fellow della IEEE society. Nel 2015 ha vinto il premio “Guido D’Orso” per la sezione Ricerca. Nel novembre 2016 è stato nominato dalla European Geosciences Union (EGU) vincitore della Christiaan Huygens Medal 2017 della EGU. E’ stato insignito nel 2020 dell’IEEE GRSS Fawwaz Ulaby Distinguished Achievement Award per gli eccezionali contributi e la leadership nei settori della elaborazione di dati SAR e InSAR.

Francesco Mattia è Primo Ricercatore del CNR-IREA e responsabile della Sede secondaria dell‘IREA di Bari. E’ stato visiting scientist presso la University of California, Santa Barbara (USA) e presso la Ohio State University (USA). E’ stato membro dell’Earth Science Advisory Committee dell'ESA e del Comitato consultivo dell'ASI per le attività di osservazione della terra italiane in ESA. La sua attività scientifica riguarda principalmente l'interpretazione fisica e la modellizzazione dello scattering elettromagnetico da superfici terrestri e l'inversione di dati SAR in parametri biogeofisici come il contenuto di umidità del suolo, la rugosità del suolo e la biomassa della vegetazione.

Eugenio Sansosti è Dirigente di ricerca presso l’IREA di Napoli dove si occupa di tecniche di elaborazione dei segnali SAR e le loro applicazioni alla geofisica. È stato Professore a Contratto di Teoria dei Segnali presso l’Università degli Studi di Reggio Calabria e di Comunicazioni Elettriche e Teoria dei Segnali presso l’Università degli Studi di Cassino. Ha collaborato con l’Agenzia Spaziale Tedesca (DLR, Germania), con il Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, California (JPL, USA) ed è stato Image Processing Adviser presso l’Istituto Tecnologico de Aeronautica (ITA), Sao José dos Campos, SP, Brasile, per conto delle Nazioni Unite (ONU). È stato membro del team italiano di supporto scientifico alla Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) della N.A.S.A. E’ Senior Member dell’IEEE.

Francesco Soldovieri è Dirigente di ricerca presso l’IREA di Napoli. I suoi principali interessi di ricerca riguardano la diagnostica elettromagnetica, la diffusione elettromagnetica inversa, le applicazioni di radar imaging, la diagnostica di antenne, il monitoraggio dello stato del mare da dati radar. E’ stato Principal Investigator/Technical Manager di progetti nazionali ed Internazionali, tra i quali ISTIMES (FP7), HERACLES (H2020) e AMISS (FP7-Marie Curie Action), e Presidente della Division on Geosciences Instrumentation and Data Systems della European Geosciences Union. Ha fatto parte del team di Marsis coinvolto nell’attività di ricerca che ha condotto alla scoperta dell’acqua liquida su Marte; i risultati sono stati pubblicati su Science e Nature Astronomy. Inoltre, è stato coinvolto nello studio della stratigrafia del sottosuolo, a mezzo georadar, della faccia nascosta della Luna, come testimoniato dal lavoro pubblicato su Science Advances. E’ autore di circa 240 lavori riviste internazionali, di 10 capitoli di libro e curatele ed è stato Editor dei libri “Sensing the Past” e “ICT for Smart Water Systems: Measurements and Data Science”, editi da Springer nel 2017 e 2021.

L’articolo, dal titolo “Updated science-wide author databases of standardized citation indicators” è pubblicato al link:

https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.3000918

I dati sono ricavabili dalla tabella Table-S6-career-2019.xlsx scaricabile a questo link: https://data.mendeley.com/datasets/btchxktzyw/2

 
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Una recente analisi relativa al ponte Morandi mostra l’assenza di deformazioni, prima del suo crollo, nei risultati ottenuti dai dati radar satellitari della costellazione italiana COSMO-SkyMed. A mostrare questa evidenza uno studio condotto da un team di ricercatori dell’Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell’Ambiente del CNR pubblicato su Remote Sensing. I risultati mostrati sono in contrasto con una precedente indagine pubblicata sulla stessa rivista.
 
Il 14 agosto del 2018 il ponte sul torrente Polcevera sull'autostrada A10 Genova-Savona, costruito negli anni '60 su progetto dell'ingegnere Morandi, è crollato procurando la morte di 43 persone.

A seguito del tragico avvenimento, un team di ricercatori dell’Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell’Ambiente (IREA, Napoli) del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) ha condotto uno studio approfondito, basato sull’elaborazione di dati radar satellitari, sui possibili movimenti pre-crollo associati all’area interessata dal disastroso evento nell’ambito delle attività svolte in qualità di Centro di Competenza per il Dipartimento di Protezione Civile Italiana per lo studio da satellite dei fenomeni di deformazione del suolo e del costruito. Tale studio ha dimostrato l’assenza di significativi spostamenti precursori del crollo del ponte Morandi, nelle osservazioni radar satellitari, in evidente contrasto con quanto riportato nel lavoro di Milillo et al. (2019) dal titolo “Pre-Collapse Space Geodetic Observations of Critical Infrastructure: The Morandi Bridge, Genoa, Italy”, pubblicato sulla rivista scientifica Remote Sensing, aprendo così nuovi margini di discussione.

 

Ponte Morandi

Mappe in falsi colori delle velocità medie di deformazione rilevate (A), sovrapposte ad un’immagine di Google Earth, e relativi plot dei punti in corrispondenza delle carreggiate Nord (B) e Sud (C) del ponte Morandi di Genova. Tali risultati, ottenuti elaborando i dati radar satellitari acquisiti dalla costellazione satellitare COSMO –SkyMed dell’ASI (orbite ascendenti e discendenti) nel periodo immediatamente prima del crollo del ponte Morandi (Gennaio 2011-Agosto 2018) con le tecniche InSAR avanzate SBAS e TomoSAR, non mostrano significative deformazioni che possano rappresentare precursori del crollo del ponte Morandi.
 
“Attraverso l’elaborazione tramite tecniche InSAR avanzate di dati SAR acquisiti dalla costellazione COSMO-SkyMed dell’Agenzia Spaziale Italiana nel periodo immediatamente precedente al crollo (Gennaio 2011 – Agosto 2018)” spiega l’ing. Riccardo Lanari, direttore facente funzioni del CNR-IREA, “sono state generate serie temporali di deformazione relative all’area del viadotto che hanno rilevato l’assenza di movimenti superficiali precursori del crollo del ponte”.

“Le caratteristiche di questi sensori, in particolare la risoluzione spaziale molto spinta (pochi m) e la lunghezza d’onda molto corta (circa 3 cm)” aggiunge l’ing. Diego Reale, ricercatore IREA partecipante al team, “hanno consentito di effettuare un’analisi dettagliata delle deformazioni relative ad un’infrastruttura complessa come il ponte Morandi, in termini di densità di punti di misura e di capacità di monitorare nel tempo il comportamento dell’intera struttura, con accuratezze millimetriche”.

“I prodotti delle elaborazioni interferometriche ottenute utilizzando due approcci indipendenti e alternativi, quali la tecnica Small BAseline Subset (SBAS) e la tecnica di Tomografia SAR, hanno mostrato una significativa consistenza e similarità tra loro in termini sia di copertura spaziale sia di entità della deformazione misurata” sottolinea l’ing. Manuela Bonano, altro ricercatore IREA membro del team, “confermando la sostanziale assenza di movimenti superficiali precursori del crollo del ponte Morandi”.

I risultati ottenuti sono stati presentati nel lavoro dal titolo “Comment on “Pre-Collapse Space Geodetic Observations of Critical Infrastructure: The Morandi Bridge, Genoa, Italy”, by Milillo et al. (2019)", pubblicato a Dicembre 2020 sulla stessa rivista scientifica Remote Sensing.

Foto in copertina: LaPresse


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incendioLa stagione estiva 2021 è stata caratterizzata da eventi estremi legati al cambiamento climatico globale, quali le piogge torrenziali che hanno devastato l’Europa continentale, le ondate anomale di calore che hanno interessato il Nord Europa e la Scandinavia e la serie di incendi di vaste proporzioni che stanno interessando l’intero bacino del Mediterraneo. I fenomeni estremi sopra citati potrebbero essere riconducubili agli effetti dei cambiamenti climatici globali, la cui ampia portata è stata confermata dal 6th Assessment Report dell’IPCC.
In questo contesto un incendio di notevole portata si è sviluppato in Sardegna, nella regione del Montiferru tra il 23 e il 29 luglio, distruggendo quasi 12000 ettari di patrimonio forestale e paesaggistico e creando ingenti danni alle proprietà. L’evento è stato talmente esteso e di severità significativa da richiedere l’aiuto di mezzi aerei di diverse nazioni europee per estinguere i fuochi.
Le tecnologie satellitari rappresentano uno strumento fondamentale per monitorare questi fenomeni, fornire informazioni alle unità di intervento durante l’evento di crisi e valutare i danni arrecati al territorio e patrimonio naturale. In tale ambito, ricercatori dell’Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell’Ambiente (IREA) e dell’Istituto per la BioEconomia (IBE) del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) hanno elaborato in tempo reale le immagini acquisite dai sensori della costellazione europea Copernicus Sentinel-1 e Sentinel-2, per valutare l’estensione delle aree bruciate e la severità dei fuochi.
top panels incendi
Figura 1. In alto: serie di immagini derivate da dati Sentinel-2 (S-2) e Sentinel-1 (S-1) relative alla zona di Montiferru in Sardegna percorsa da fuochi nel periodo 5 – 30 luglio 2021. Le immagini S-2 sono il risultato di una composizione a falsi colori del segnale riflesso dalle superfici al momento del passaggio del sensore mentre le mappe da S-1 riportano le differenze del segnale radar retro-diffuso dal terreno relative ai periodi di osservazione 18-24 Luglio 2021 e 24-30 Luglio 2021. In basso: distribuzione spaziale dei fuochi attivi come rilevati dal sistema FIRMS (Fire Information for Resource Management System) nell’arco temporale di osservazione.
 
La Figura 1 mostra in alto l’evoluzione dell’area interessata dai fuochi, così come osservata nelle bande del visibile dal sensore Sentinel-2 e nelle microonde dal sensore RADAR Sentinel-1 e, in basso, i fuochi attivi sviluppatesi nella zona come rivelati analizzando i dati messi a disposizione dal “Fire Information for Resource Management System“. Si può notare come i risultati ottenuti dal team del CNR siano in accordo con i dati del FIRMS e forniscano anche informazioni complementari per descrivere la dinamica dell’evento.
 
incendi 2
Figura 2. In alto: dati satellitari utilizzati per l’analisi dell’evento (Active Fire, immagini Ottiche Sentinel-2 e Sentinel-1). In basso: mappe dei risultati ottenuti (estensione delle aree bruciate e severità dei fuochi 

 

Grazie all’analisi di questi dati è stato possibile realizzare le mappe di estensione delle aree bruciate e severità dei fuochi riportate in Figura 2 e stimare una superficie interessata di più di 11000 ettari con livelli di danno molto intenso e perdita del patrimonio naturale. Lo studio dell'incendio boschivo del Montiferru conferma come l'uso combinato di dati Sentinel 1 e Sentinel 2 rappresenti un potente strumento, ormai maturo, capace di monitorare le aree interessate dal fuoco, mentre l’evento stesso è in corso, e fornendo una rapida valutazione dei danni associati subito dopo che l’evento è terminato. Si noti come in Figura 1 per la data del 25 luglio vi sia un perfetto accordo tra fuochi attivi e mappatura da dati RADAR (le zone più scure sono quelle associate agli incendi). Lo strumento radar si è rivelato in questo caso interessante per lo studio delle fasi di innesco della catena di incendi verificatisi nell’area di interesse e per studiarne i meccanismi di propagazione. Infine, le aree bruciate e le mappe della severità dei fuochi possono fornire preziose informazioni geo spaziali per guidare, ad esempio, indagini sul campo post-evento e quale supporto alla pianificazione delle attività di mitigazione e prevenzione da futuri eventi calamitosi.

 
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MMT-logoIl 24 settembre 2021 torna l’appuntamento con la European Researchers' Night (ERN), promossa dalla Commissione Europea. Nel progetto “Meet Me Tonight”, coordinato dall’Università FEDERICO II di Napoli, in Campania sono coinvolti oltre 50 soggetti pubblici e privati come Atenei, Enti di ricerca, Musei, impegnati nella divulgazione della scienza per una giornata “Faccia a faccia” con la ricerca.
L’Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell'Ambiente (IREA) afferente a CREO-CNR (Campania REteOutreach), la neonata rete di divulgazione scientifica di 24 Istituti campani e del Comitato Unico di Garanzia del Consiglio Nazionale delle Ricerche, partecipa in prima linea all’evento nell'ambito della tematica Planet Earth e propone le sue attività in presenza dalle ore 10.00 alle 20.00 presso il Chiostro del Complesso Monumentale Santi Marcellino e Festo nel cuore del centro storico di Napoli.
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Mercoledì, 29 Settembre 2021 14:15

L’Irea a Expo Dubai 2020

padiglione ItaliaMancano ormai pochi giorni all’avvio di Expo Dubai 2020, l’Esposizione Universale che si terrà negli Emirati Arabi Uniti dal 1 ottobre 2021 al 31 marzo 2022, la prima a svolgersi in un Paese arabo.
All’interno del Padiglione Italia, che mostrerà al mondo le eccellenze del nostro Paese, sarà presente un’ area destinata all’innovazione, l’Innovation Space, un orizzonte sulle ultime frontiere della ricerca italiana. Attraverso filmati riprodotti in loop sugli schermi, gli enti di ricerca, le università e le aziende italiane racconteranno il loro contributo nei due settori fondamentali per uno sviluppo sostenibile e circolare: l’Acqua e lo Spazio.
Tra i 24 video, selezionati dal Commissariato Generale dell'Italia per Expo Dubai e dal CNR, ci sarà anche un filmato realizzato dall’IREA sull’Osservazione della Terra, una disciplina che permette di migliorare le conoscenze del nostro Pianeta per la salvaguardia del suo ambiente e dei suoi abitanti. Il video racconta le innovazioni tecnologiche in ambito spaziale e l’interferometria SAR differenziale, una tecnica all’avanguardia utilizzata per l’elaborazione dei dati satellitari per la quale l’IREA è un centro di riconosciuta eccellenza in ambito internazionale. Tale tecnica consente di misurare le deformazioni del suolo con la precisione del millimetro e ha numerosi campi di applicazione, dalla misura dello spostamento del terreno a seguito di un evento sismico, allo studio delle deformazioni in aree vulcaniche, al monitoraggio di infrastrutture e di edifici, alla salvaguardia del patrimonio artistico.
Il 21 ottobre, nella settimana dedicata allo Spazio, è poi in calendario l'evento "L’Osservazione della Terra dallo Spazio: dai Principi Fisici alle Applicazioni Avanzate". Ricercatori dell’IREA-CNR, insieme a quelli delle Università di Napoli Parthenope, di Pavia e di Trento e della United Arab Emirates University, illustreranno le tecnologie moderne di Osservazione della Terra dallo Spazio approfondendo i principi di funzionamento di sensori radar ed ottici, ed analizzando le applicazioni con particolare riferimento alle aree dell’Italia e degli Emirati Arabi.
 
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Martedì, 23 Novembre 2021 21:42

L’IREA alla 35a edizione di Futuro Remoto

Futuro Remoto 2021Torna a Napoli, dal 23 novembre al 3 dicembre, Futuro Remoto, il primo festival della scienza in Europa.

Questa trentacinquesima edizione sarà dedicata al tema Transizioni, una tematica che ben si sposa con le grandi sfide della ricerca sempre più rivolte ai cambiamenti che necessitano del supporto delle attività scientifiche e di una corretta divulgazione delle stesse. Transizione ecologica, energetica, economica, culturale, sanitaria sono solo alcune delle transizioni in corso che saranno esplorate attraverso mostre, laboratori, dimostrazioni, eventi e incontri in presenza, a Città della Scienza, e da remoto.
L’IREA partecipa alla manifestazione con due attività da remoto che si inseriscono nel più ampio programma di CREO-CNR (Campania REteOutreach), la rete di divulgazione scientifica di 24 Istituti campani e del Comitato Unico di Garanzia del Consiglio Nazionale delle Ricerche, dal titolo Transi.TI.amo Scienza. L’obiettivo è porre l’accento sulle grandi sfide della ricerca e il loro impatto sulla società.
Inoltre, l’IREA offrirà un contributo alla sezione dedicata a Donne&Scienza raccontando le ricerche della scienziata Dorothy Crowfoot Hodgkin sui raggi X per visualizzare la struttura delle molecole, per poi presentare le nuove tecniche di imaging diagnostico basate sull’utilizzo dei campi elettromagnetici.
 
Le nostre proposte

 

TRANSIZIONE EPIDEMIOLOGICA E SANITARIA
26 Novembre
12:15 - 13:45
A partire dalle ricerche di Dorothy Crowfoot Hodgkin su raggi X per visualizzare la struttura delle molecole, si presentano diverse tecniche di imaging diagnostico basate sull’utilizzo dei campi elettromagnetici, passando dai raggi X, alla risonanza magnetica nucleare fino a tecniche più innovative ancora in fase di ricerca basate sull’utilizzo di campi EM non ionizzanti e dunque non nocivi. Per ogni tecnica si illustrano i principi fisici, potenzialità e limitazioni. I ragazzi vengono poi coinvolti nella costruzione di un proiettore per ologramma 3D per visualizzare le strutture da immagini diagnostiche nello spazio.
A cura di: Rosa Scapaticci
 
TRANSIZIONE SCIENTIFICO-CULTURALE
30 Novembre
9:15 -10:45
Una delle attività caratterizzanti l’istituto IREA è la tecnica di Interferometria Differenziale SAR (DInSAR). Si tratta di una sofisticata tecnica di misurazione della deformazione della superficie terrestre, ottenuta mediante due immagini RADAR acquisite a cavallo di un evento geologico. Le mappe ottenute hanno una precisione centimetrica con i sensori radar che orbitano su piattaforme satellitari a circa 800 Km di distanza dalla Terra. Siamo nell’ambito delle tecniche di telerilevamento ossia di misure da remoto (non c’è contatto tra strumento e oggetto misurato) che utilizzano sensori (RADAR) le cui onde trasmesse hanno la proprietà di poter penetrare attraverso le nuvole, la nebbia e la possibile copertura di cenere o di polveri. Questa importante proprietà ne permette l’utilizzo praticamente in qualsiasi condizione meteorologica o ambientale. Il nostro racconto in 10 scatti è un excursus divertente e allegro sull’avanzamento tecnologico del SAR (Synthetic Aperture RADAR), delle piattaforme satellitari sulle quali è stato alloggiato e delle sue applicazioni nell’ambito del monitoraggio del territorio per l’individuazione e valutazione di fattori di rischio. Ma è anche una storia di persone, da Carl A. Wiley che nel 1951 inventò il sistema SAR passando per i ricercatori e gli scienziati che hanno dato e danno contributi significativi in questo settore. Sarà inoltre possibile consultare il WebGIS dell’IREA per valutare le deformazioni del territorio su aree suggerite dal pubblico.
 
TRANSIZIONE SCIENTIFICO-CULTURALE
1 Dicembre
11:45 -13:15
La transizione digitale verso i sistemi di comunicazione di quinta generazione (5G) è foriera di una vera e propria rivoluzione tecnologica progettata per supportare un numero crescente di utenti, di dispositivi mobili e di quantità di dati che verranno di conseguenza generati e condivisi. Le reti 5G sono caratterizzate da bassa latenza (reattività quasi in tempo reale), larghezza di banda più ampia (per la condivisione di dati ultraveloce) e suddivisione della rete (per dedicare una parte della rete a uno scopo particolare) al fine di essere le componenti chiave per le applicazioni e i servizi tecnologici più recenti come l’Internet of Thing (IoT), l’Intelligenza artificiale (AI), la realtà virtuale e la realtà aumentata. Tale cambiamento si rifletterà anche sul background di emissioni elettromagnetiche negli ambienti urbani, in cui sono già abbondantemente presenti sorgenti di campo elettromagnetico, con un inevitabile impatto sulla percezione del rischio per la salute derivante dalle esposizioni ai campi elettromagnetici. La valutazione di tale tipo di rischio richiede un approccio scientifico sistematico ed integrato, che metta insieme competenze di tipo ingegneristico, biologico e medico. L’attività ha lo scopo di presentare l’approccio scientifico alla valutazione del rischio da esposizione ai campi elettromagnetici, con una panoramica sui metodi adottati negli studi sperimentali (in vitro ed in vivo) ed epidemiologici, e sulle tecniche di monitoraggio dell’esposizione. L’obiettivo finale è quello di fornire ad un pubblico non esperto le informazioni necessarie a rilevare la complessità di un argomento che viene troppo spesso banalizzato, e gli strumenti utili per distinguere le informazioni basate sui dati scientifici dalla pletora di fake news e mezze verità.
 
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L’Università di Napoli “Parthenope”, di Pavia, di Trento e l’Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell’Ambiente (Cnr-Irea) all’Expo 2020 di Dubai
per rappresentare le eccellenze italiane nel settore del Telerilevamento nella settimana dedicata allo spazio.


satelliteGiovedì 21 ottobre 2021, dalle 11:00 alle 15:00 (ora locale degli Emirati), si svolge l'evento "L’osservazione della Terra dallo spazio: dai principi fisici alle applicazioni avanzate" a cui parteciperà anche la United Arab Emirates University. L'evento avrà lo scopo di raccontare in modo semplice e intuitivo l’osservazione della Terra dallo spazio e sarà trasmesso in streeming sul canale YouTube ufficiale del Padiglione Italia a Expo 2020 Dubai.
L’osservazione della Terra sta vivendo un momento di crescita straordinaria grazie all’avanzamento tecnologico nella costruzione di nuovi sensori, piccoli satelliti e agli investimenti di agenzie spaziali e player privati. Strumenti operanti a diverse bande spettrali consentono di controllare vulcani, misurare gli effetti in superficie di terremoti, controllare e monitorare il suolo, gli edifici e le infrastrutture. Questi occhi elettronici, montati a bordo di satelliti, aerei o droni, sono in grado di apprezzare frequenze non visibili dall’occhio umano e consentono di fornire misure fondamentali per monitorare il nostro pianeta e il cambiamento climatico in aree vaste e in modo ripetuto nel tempo.
L’Italia è in prima linea grazie alle missioni COSMO-SkyMed e PRISMA dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) e, grazie alla sua tradizione di ricerca di punta nel settore del telerilevamento, gioca un ruolo fondamentale in ambito internazionale. Le competenze italiane nel settore del trattamento dei dati telerilevati per l’estrazione delle informazioni di interesse sono notevoli e spesso la ricerca in Italia ha fatto scuola all’estero.
Per questo motivo alcuni ricercatori dell’Università degli Studi di Napoli “Parthenope”, di Pavia, di Trento e del Cnr-Irea, che operano in ambito internazionale nel settore del telerilevamento ed elaborazione di immagini telerilevate, racconteranno alcune eccellenze italiane in questo ambito all'interno del Padiglione Italia, in occasione della settimana dedicata allo Spazio (Space Week).
Nella prima parte dell'evento saranno introdotti i principi sfruttati dai sensori radar, capaci di fornire con elevato livello di dettaglio e in ogni condizione atmosferica immagini a microonde delle caratteristiche geometriche della superficie terrestre, e dai sensori multispettrali, che permettono di identificare con la stessa precisione i materiali degli oggetti al suolo. Seguirà una fase di dimostrazione, con semplici esperimenti pensati per l’evento, che intende spiegare le peculiarità e la complementarità dei diversi strumenti.
Nella seconda parte saranno affrontati alcuni esempi di applicazione di questi sensori. In particolare, i partecipanti potranno verificare come i sensori radar permettano il monitoraggio delle deformazioni del suolo e degli edifici con precisione millimetrica. Successivamente, verrà spiegato come riconoscere da satellite i materiali di costruzione e la qualità dell’acqua mediante il sensore iperspettrale PRISMA. Infine, saranno illustrate le possibilità offerte dall’osservazione ravvicinata dell’ambiente urbano e naturale mediante l’utilizzo di sensori multispettrali montati su droni.
A conclusione della giornata è prevista una tavola rotonda dedicata alle attività negli Emirati Arabi Uniti nell’ambito del Remote Sensing, con riferimento a possibili collaborazioni con l’Italia sia in ambito accademico sia a quelli di ricerca e sviluppo.
Segui l'evento sul canale you tube:
 
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Il CNR-IREA ha sviluppato un prodotto pre-operativo di umidità superficiale (SSM) dei suoli ad alta risoluzione spaziale (1km) derivato dai dati radar della costellazione Sentinel-1 del programma europeo Copernicus di Osservazione della Terra. Il prodotto SSM è stato validato secondo protocolli internazionali usando misure di reti idrologiche distribuite fra Europa, Stati Uniti, Canada e Australia. Le stime di SSM ottenute da Sentinel-1 possono contribuire a migliorare, fra altre applicazioni, le previsioni meteorologiche ad elevata risoluzione spaziale e la gestione delle risorse irrigue.
L’umidità del suolo è una variabile climatica essenziale che svolge un ruolo importante nello scambio di acqua, energia e flussi biochimici tra la superficie terrestre e l'atmosfera.
Le mappe di umidità superficiale derivate da misure satellitari sono attualmente distribuite in modo operativo, a scala globale e a bassa risoluzione spaziale (i.e., 25 – 45 km), nell’ambito delle missioni spaziali SMOS (ESA), ASCAT (EUMETSAT) e SMAP (NASA). Inoltre, esistono prodotti pre-operativi a risoluzioni spaziali tra 0.1 e 3 km sviluppati nell’ambito della missione SMAP integrando dati Sentinel-1 (S-1) e nell’ambito dei servizi Copernicus basati su dati S-1 o di servizi regionali o nazionali sviluppati in alcuni paesi Europei. Tuttavia, la maggior parte di questi prodotti è stata validata su aree e intervalli temporali limitati.
Il prodotto pre-operativo SSM sviluppato dal CNR-IREA è stato realizzato durante il progetto “Exploitation of Sentinel-1 for Surface Soil Moisture Retrieval at High Resolution - Exploit-S-1” finanziato dalla Agenzia Spaziale Europea nell’ambito del programma “Science Exploitation of Operational Missions (SEOM) S14SCI LAND” ed è stato ampiamente validato usando misure in situ di reti idrologiche distribuite nel mondo e acquisite in un arco temporale di quattro anni. L’algoritmo di stima di SSM e la sua validazione sono stati descritti in un lavoro recentemente pubblicato sulla rivista Remote Sensing of Environment (Balenzano et al., RSE 2021). Lo studio evidenzia non solo gli elementi di novità del prodotto, ma contribuisce a individuare i limiti delle reti idrologiche attualmente disponibili per la validazione di stime satellitari di SSM ad alta risoluzione spaziale, proponendo indicazioni per superarli. La metodologia di stima, implementata nel codice SMOSAR (Soil MOisture retrieval from multi-temporal SAR data), sfrutta il breve tempo di rivisita della costellazione S-1 per risolvere i cambiamenti di umidità del suolo che mediamente avvengono su scale temporali di qualche giorno. Per questo motivo l’algoritmo di stima è denominato “Short Term Change Detection”. Il prodotto finale è costituito da mappe di umidità del suolo volumetrica (m3/m3) relativa allo strato superficiale (~0.05 m) di suolo e ad 1 km di risoluzione spaziale. Una novità del prodotto CNR-IREA è che alla stima di SSM è associata quella della sua deviazione standard come misura di affidabilità. In figura è riportato un esempio del prodotto di SSM e sua deviazione standard a scala nazionale.
 
SSM1a

Figura 1a

SSM1b

Figura 1b

 
Esempio di composizione di mappe di umidità del suolo (14-19/04/2018) ad 1 km di risoluzione spaziale (Figura 1a) e sua deviazione standard (Figura 1b) derivate da
orbite discendenti Sentinel-1 sull’Italia. Come esempio, sono indicate due orbite Sentinel-1 che compongono il mosaico.
 
La ricerca ha anche studiato la fattibilità di produzione di mappe di SSM a scala del Mediterraneo, che è un’area di grande interesse scientifico e socio-economico per via della crescente pressione antropica, la sua vulnerabilità ai cambiamenti climatici e le relative conseguenze in termini di scarsità idrica e eventi idrometeorologici estremi. Infatti, l’area mediterranea concentra importanti rischi naturali legati al ciclo dell'acqua, comprese le forti precipitazioni e inondazioni improvvise durante la stagione autunnale e le ondate di calore e siccità accompagnate da incendi boschivi durante l'estate. Tali rischi naturali hanno un forte impatto sulle popolazioni che vivono nell'area, ma la capacità di prevedere tali eventi rimane debole a causa del contributo di processi superficiali su scala molto fine. Inoltre, la risorsa idrica è un problema critico per gran parte del bacino del Mediterraneo in un contesto di crescente domanda di acqua, ad esempio per l’irrigazione, che si aggrava con il cambiamento climatico.
Questi problemi sociali e scientifici motivano un’attenzione crescente e stringente verso il monitoraggio dell’eterogeneità spazio/temporale dell’umidità del suolo a grana più fine derivata da dati S-1 per applicazioni in ambito agronomico e idrologico come, ad esempio, la identificazione precoce di condizioni di siccità dei suoli o dell’estensione delle aree irrigue, l’allerta di eventi alluvionali mediante previsioni metereologiche di nuova generazione che lavorano su griglie con risoluzioni di ~1 km e la gestione efficiente delle risorse irrigue a scala di bacino.
 
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