Descrizione della commessa "Processi oceanografici e cambiamenti climatici dalla scala globale alla submesoscala (TA.P02.037)"

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  • Descrizione della commessa "Processi oceanografici e cambiamenti climatici dalla scala globale alla submesoscala (TA.P02.037)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • -Management dell'ambiente marino sia costiero che di mare profondo -Definizione di strumenti innovativi in supporto a decision making amministrativo e delle politiche ambientali nazionali e globali, basati anche su modelli numerici accoppiati onde-vento e onde-correnti-sedimenti -Effetti del cambiamento climatico globale sulla produttività planctonica e sugli ecosistemi marini -Distribuzione aerale di eventi estremi in ambiente meteo-marino -Formazione scientifica e/o professionale, anche a livello internazionale, sulle questioni legate all'oceanografia fisica, chimica e biologica -Valutazione e contributo al controllo degli effetti antropici nelle variazioni climatiche -Previsione del trasporto di oggetti e/o inquinanti liberati in mare, anche mediante rapid mapping e change detection da dati aerei/satellitari -Contributo al miglioramento dei sistemi di previsione marina (forecasting) già operativi (sistema NETTUNO) -Contributo alla comprensione dei processi e delle evoluzioni della cella termoalina verticale che governa i principali cambiamenti climatici -Realizzazione di tecnologie per la mobilità e l'approvvigionamento energetico ecosostenibile in mare (literal)
Strumentazione
  • Cluster di calcolo IBM a 214 core. Catene correntometriche. Sistema di HF radar per il monitoraggio della corrente superficiale. Misuratore di turbolenza, fino a profondità di 1500 metri, con Sensore di temperatura, conducibilità, pressione, ossigeno, torbidità. Boe flottanti per la misura diretta del trasporto superficiale e subsuperficiale. Sonde CTD, salinometri, attrezzatura per titolazione ossigeno, box-corer oceanico, correntometri a scafo e LADCP. Strumentazione a supporto di attività di CAL/VAL di dati da remoto: radiometri immergibili, spettroradiometri portatili, spectrascan iperspettrali, fotometri etc. Raccolta di lunghe serie temporali di dati oceanografici; mantiene sistemi di misurazione in continuo nei canali di Corsica (dal 1986) e di Sicilia (1993). HF radar per monitoraggio di zone estese di mare ; disponibilità delle N/O CNR e della piattaforma Acqua Alta, dotata di strumentazione avanzata per parametri idrologici e idrodinamici lungo colonna d'acqua, spettri di moto ondoso (anche con tecniche stereofotogrammetriche innovative), parametri di interazioni aria-mare e dati meteo. Dal 2013 mantiene campo strumentato a mare sul litorale a nord di Venezia. (literal)
Tematiche di ricerca
  • - Circolazione e trasporto. Studiati nel Mediterraneo e in aree polari con metodi sperimentali (drifter, radar, campionamenti biologici) e modelli. - Variabilità climatica della circolazione e dell'ecosistema. Variabilità del sistema mediterraneo e dei cambiamenti a lungo termine di contenuti di sale/calore. Rapporto zooplancton-clima investigato a scala multidecennale e considerando le fluttuazioni non lineari a scale temporali brevi. - Vulnerabilità costiera e cambiamenti climatici in ambienti estremi e di confine. Processi alle interfacce aria-mare, mare-sedimento e processi costieri e di scarpata. - Processi di formazione e sprofondamento di acque dense.Export dagli strati superficiali, sequestro del carbonio e impatto su ecosistemi profondi;fenomeni di trasporto che influenzano il fondo. - Acquisizione, gestione e simulazioni di osservazioni oceanografiche tradizionali ed avanzate (e.g. stereofotogrammetria) e di dati oceanografici da modelli.Tecniche previsionali di onde e correnti.Protocolli di gestione dati. - Oceanografia operativa.Accoppiamento di misure e modelli;tecnologie per strumentazione oceanografica;osservazioni e previsioni operative di onde correnti e trasporto (literal)
Competenze
  • Il team, come dimostra la produzione scientifica dello stesso, ha competenze nelle diverse discipline dell'oceanografia fisica e biologica, nelle attività sperimentali e tecnologiche, e nell'accoppiamento tra dati sperimentali e risultati modellistici, garantendo un approccio multidisciplinare e multi-metodologico alle tematiche che vengono studiate. Sono stati coinvolti in tre progetti europei (VII FP) come WP leader o partecipanti o come PI in progetti di interesse strategico nazionale (PRIN e FIRB), di progettualità sinergiche (TOSCA, EUROFLEETS, PERSEUS, TISANA, PRIAMO, SEADATANET2, etc.) e di supporto alle pubbliche amministrazioni. Dal 2012 molti ricercatori sono coinvolti, anche in ruoli di coordinamento intermedio ed apicale, nel Progetto Bandiera RITMARE. Afferiscono alla Commessa come associati: il Prof. L. Kantha (Università del Colorado) per i processi turbolenti, il dr. L. Cavaleri per la modellizzazione dei processi correlati alla generazione e propagazione di onde da vento. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • -Tecniche per monitoraggio in aree marine costiere e profonde. -Prodotti predittivi per gli effetti dalla circolazione e del clima sugli ecosistemi marini e sul trasporto, con applicazioni per la gestione sostenibile e mitigazione in caso di incidenti a mare. -Trasferimento di know-how all'industria per lo sviluppo di prodotti o sistemi ad alto contenuto tecnologico relativi all'ambiente marino e alla nautica sostenibile. -Sviluppo di sistemi avanzati per la definizione di indicatori ambientali e climatici finalizzati alla tutela dell'ambiente marino per lo sfruttamento sostenibile di pesca, turismo e diporto. -Valutazione della produttività di campi eolici offshore mediante analisi di serie storiche di campi di vento ottenute da modelli dell'atmosfera. -Valutazione delle caratteristiche del moto ondoso e della circolazione in ausilio alla programmazione/progettazione di opere marittime costiere e offshore, anche in relazione a mutati scenari climatici. (literal)
Tecnologie
  • Sistemi per l'identificazione in tempo quasi-reale dello zooplancton, da inserire su strumenti autonomi e su navi di opportunità. Progettazione esecutiva di motori elettrici per sistemi ibridi per la nautica sostenibile e per l'idrogeneratore per le catene correntometriche. Messa a punto di tecnologia per ricavare, a partire da strumentazione su gliders, le variazioni di corrente lungo la verticale ed informazioni sulle onde interne. Sviluppo di Space-time analysis of stereo reconstructed wave surfaces mediante tecniche stereoscopiche avanzate. Modellistica accoppiata atmosfera-onde-correnti-sedimenti con modelli (WAM, SWAN, ROMS) e implementazione di sistemi per codifica, memorizzazione, distribuzione e visualizzazione del dato scientifico (THREEDS). Sviluppo di modelli non-idrostatici applicati in zone chiave dei mari Adriatico e Ligure e accoppiamento tra modelli oceanografici e meteorologici. Calibrazione, validazione e verifica di modelli con dati satellitari. Metodi e tecnologie per la valutazione e prova su banco di innovativi sistemi di propulsione elettrica e ibrida e di tecnologie di accumulo elettrico e generazione fotovoltaica per la nautica. (literal)
Obiettivi
  • Aumentare conoscenza delle dinamiche del sistema idrosfera e della sua interazione con atmosfera, criosfera e biosfera ed aumentare comprensione e capacità predittiva del sistema mare (onde, circolazione, trasporto, variabilità climatica e impatti) con metodi sperimentali interfacciati a risultati da modelli. Sviluppare e trasferire tecnologie per analisi, strumentazioni e tecniche oceanografiche innovative, nautica sostenibile e protocolli di gestione dati. Divulgazione, formazione e supporto alle PP.AA. per gestione costiera e mitigazione dei rischi. Le attività mirano a comprendere e/o sviluppare 1) processi legati alla vulnerabilità costiera 2) variabilità legate a cambiamenti climatici 3) processi di acque dense e di gravity/turbidity currents e loro impatto sul fondo 4) processi all'interfaccia aria-mare anche legati ai bilanci termico evaporativi 5) previsioni di trasporto, connettività e impatto sull'ecosistema (misure con drifter, radar e campionamenti biologici) 6) sistemi di propulsione per un minore impatto delle attività in ambiente marino 7) sistemi di raccolta e riconoscimento di immagini subacquee per sistemi autonomi e sistemi di mobilità marina eco-sostenibile. (literal)
Stato dell'arte
  • La conoscenza dell'ambiente marino ha compiuto progressi grazie a nuovi risultati e metodi di indagine, riflessi nelle tematiche della commessa: le varie discipline si sono integrate facendo emergere i rapporti tra clima, circolazione e ecosistemi. Questo approccio ha permesso di indagare i processi di formazione e dispersione delle acque, il loro mescolamento, le interazioni con l'atmosfera, gli scambi di materia/energia in aree costiere, l'impatto sulla produttività e gli ecosistemi, i processi di scarpata nel quadro dei cambiamenti climatici. Gli studi hanno evidenziato l'importanza, in bacini quali il Mediterraneo, di scale climatiche molto più brevi di quelle centenarie/millenarie tipiche dell'oceano. I metodi di indagine sono cambiati:il crescente ruolo di strumenti autonomi e dell'informazione in tempo reale per l'accoppiamento dati-modelli ha promosso lo sviluppo di attività operative in supporto a attività antropiche e protezione dell'ambiente. Il progresso nell'efficienza dei generatori e motori elettrici consente oggi di minimizzare l'impatto nella mobilità in ambiente marino mentre nuove tecniche sismiche apprezzano scale temporali e spaziali prima irraggiungibili (literal)
Tecniche di indagine
  • Analisi di lunghe serie temporali oceanografiche, biologiche e biogeochimiche. Analisi di dati lagrangiani per trasporto. Parametri chimici e biologici utilizzati per identificare i processi di formazione e trasporto delle masse d'acqua. Analisi di dati bentonici. Analisi spazio-temporali di dataset oceanografici e meteorologici (individualmente e in connessione). Assimilazione ed accoppiamento dati e modelli. Analisi di relazioni non lineari tra dati climatici e biologici con tecniche di pattern recognition.Calibrazione e validazione di dati da remoto attraverso l'acquisizione e processing di misure iperspettrali in situ. Misure di microstruttura verticale e di turbolenza della colonna d'acqua con profilatori a caduta libera. Misure delle struttura termoalina delle correnti con l'uso combinato di misure classiche (CTD e XBT) e di sismica applicata alla colonna d'acqua. Tecniche stereofotogrammetriche innovative. Analisi dei dati di variabilità su larga scala e interpretazione tramite modelli di dinamica interazione atmosfera-oceano. Analisi sistemi di motorizzazione e propulsione elettrica, accumulo e generazione fotovoltaica di energia elettrica per le applicazioni nautiche. (literal)
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