Monitoraggio multi-sensore e previsione numerica di eventi severi idro-meteorologici e chimico-ambientali ai fini di protezione di infrastrutture critiche e prevenzione civile

Responsabile della ricerca: Prof. Frank S. Marzano & Prof.ssa R. Ferretti (CETEMPS)

I temi di prevenzione e protezione civile unitamente a quelli della protezione delle infrastrutture critiche (CIP, Critical Infrastructure Protection) sono al centro dell’Agenda Europea e Internazionale da ormai molti anni. La sicurezza del territorio e delle infrastrutture (tecnologici, industriali, strategici) passa dal migliorare la loro “resilienza” (i.e. la loro capacità di rispondere efficacemente a qualunque perturbazione ne riduca il funzionamento e di ripristinare rapidamente situazioni che soddisfino le esigenze dei cittadini). Molte e differenti sono le minacce perturbative ai sistemi tecnologici e alle Infrastrutture Critiche (IC) che erogano servizi essenziali per i cittadini. Per questi motivi, l’unica vera forma di protezione può essere realizzata solo attraverso lo sviluppo di sistemi che: a) analizzino in un unico modello tutte le IC tenendo conto delle loro dipendenze; b) operino nei confronti di tutti i possibili tipi di pericoli (“all hazards”) e su tutte le scale geografiche; c) non siano legati alla sola fase di “reazione” alla perturbazione ma siano “proattivi” ed operino (anche prioritariamente) nei “tempi di pace” per assicurare prevenzione e adeguati stati di preparazione quando una perturbazione venga prevista e identificata nelle sue caratteristiche (localizzazione, intensità).

Gli obiettivi di CETEMPS nell’ambito del progetto SICURA sono focalizzati sullo sviluppo di tecniche, sensori e indagini diagnostiche da integrare in piattaforme di supporto alle decisioni (DSS, Decision support system) per realizzare un sistema di analisi del rischio connesso ad attività ambientali (incendi, siccità, eruzioni), meteo-idro-climatologica (nubifragi, alluvioni, valanghe, siccità) e antropiche (inquinamento e dispersione chimica). Per il conseguimento degli obiettivi sono previste le seguenti linee di attività:

1. Telerilevamento satellitare da sensori multispettrali e radar ad apertura sintetica (SAR):
   • Generazione di prodotti satellitari AR multi-temporali per lo studio del manto nevoso ad alta risoluzione e il rischio valanghe;
   • Generazione di prodotti satellitari multi-spettrali (VIS-IR-TIR) per la mappatura di aree termicamente critiche (incendi, colate laviche) per la mitigazione del rischio da incendi;
   • campagne di misura con sensori prossimali (camere termiche, spettro-radiometri, sensori in situ) per validare i prodotti satellitari, anche in aree limitrofe a IC, per valutare elementi di vulnerabilità associate ai rischi;
   • Analisi multiscala del territorio (erosioni, dissesti idrogeologici) da dati telerilevati eterogenei e misure locali.
2. Monitoraggio e analisi locale dei rischi chimico-ambientale:
   • Installazione di sensori multiparametrici per monitoraggio di meteo-idrologico e nivometrico e sotterranee per rilevamento e validazione di modelli predittivi;
   • Verifica di sensori di nuova generazione e confronto con misure classiche per definire accuratezza, precisione e limiti di funzionamento per il monitoraggio di CO2, Nox, PM e VOC per definire strategie di monitoraggio a medio-lungo termine prevalentemente in ambiente urbano.
   • Implementazione del modello di trasporto e dispersione chimico CHYMERE per valutare e prevedere la qualità dell’aria su aree specifiche.
3. Analisi e predizione dei rischi idro-meteo-climatici:
   • Sviluppo del modello di previsione numerica meteorologica WRF per assimilare dati telerilevati per la predizione di sistemi temporaleschi e probabilità di incendi
   • Implementazione del modello numerico idrologico CHyM sulle aree pilota ove siano presenti centri urbani e infrastrutture critiche (dighe, porti, aeroporti)
   • Previsione di eventi meteo estremi da dati satellitari MSG con algoritmo WICRA usando la combinazione con misure radar-pluviometriche;
   • Monitoraggio e previsione a breve termine (nowcasting) di temperali grandigeni da dati di radar meteorologici a microonde;
   • Uso di modelli climatici a scala regionale per lo studio dell’impatto che il riscaldamento globale hanno sul bacino del Mediterraneo in termini di eventi meteorologici estremi e loro impatto su aree antropizzate.