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Descrizione del modulo "Hot spots climatici: regioni polari, aree remote ad alta quota, sistema troposfera-stratosfera (TA.P02.010.006)"
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- Label
- Descrizione del modulo "Hot spots climatici: regioni polari, aree remote ad alta quota, sistema troposfera-stratosfera (TA.P02.010.006)" (literal)
- Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
- L'attività del modulo concorre allo sforzo di fornire dati certi sui cambiamenti della composizione dell'atmosfera, e piu' in generale sui cambiamenti climatici di natura sia naturale che antropica. Cio' e' presupposto per valutare correttamente lo stato del sistema clima-atmosfera-ambiente, e l'impatto che le politiche ambientali hanno nel garantire la sostenibilità del nostro sviluppo, ed i processi atti a mitigaregli effetti negativi sull'ambiente. Quindi, sia a livello nazionale che sovranazionale, l' attività del modulo contribuisce alla definizione di strategie in risposta ai cambiamenti climatici. Inoltre, e' possibile immaginare l'utilizzo delle capacità osservative e modellistiche presenti nel modulo per servizi di early-warning, ad esempio nel caso di eventi di trasporto di masse d'aria contenenti composti pericolosi, nocivi o inquinanti, o per la misura/determinazione di parametri per la valutazione degli effetti della radiazione UV alla superficie sulla salute umana. (literal)
- Tematiche di ricerca
- Il modulo raggruppa studi in regioni di particolare interesse per il cambiamento climatico , e li connette in una visione di insieme, dalla scala locale e regionale a quella globale, integrando esperimenti in campo ed in laboratorio, simulazioni numeriche, interpretazioni teoriche.
Le principali tematiche sono:
Studio della variabilità della composizione di fondo della troposfera attraverso osservazioni eseguite in alta montagna;
Impatti climatici ed ambientali connessi al trasporto di inquinanti antropici e composti naturali in alta montagna;
Studio della dinamica, radiazione, microfisica e chimica dello strato limite atmosferico nelle regioni polari;
Studio della stratosfera polare; climatologia e processi delle Polar Stratospheric Clouds; studio degli scambi troposfera-stratosfera e tropici-medie latitudini;
Studio delle caratteristiche ottiche e fisiche dell'aerosol atmosferico;
Sviluppo di strumentazione avanzata per l'analisi ambientale in alta montagna, in regioni polari, su piattaforme aeree;
Studio delle proprietà strutturali ed elettromagnetiche di sistemi e nano strutture organiche/inorganiche per realizzazione e studio di dispositivi OLED e celle solari. (literal)
- Competenze
- Lo studio dell'atmosfera richiede competenze diversificate, dalla chimica e fisica atmosferica , alla scienza dell'aerosol, da competenze di ottica ed elettronica indispensabili nello sviluppo e utilizzo delle tecnologie di misura, alla modellistica atmosferica a varie scale, dall'informatica alla acquisizione, gestione e trasmissione delle informazioni. Nel modulo queste competenze si intrecciano nelle attività di laboratorio, di misure in campo in-situ e telerilevate, eseguite nelle regioni polari, in aree remote di alta quota, o all'interfaccia troposfera-stratosfera. Fondamentale risulta poi l'esperienza riguardante l'analisi e l'integrazione dei dati e la loro interpretazione, che si avvale di modellistica di trasferimento radiativo nella regione spettrale che va dall'UV sino al medio infrarosso, che utilizza codici di trasporto radiativo commerciali o altrimenti disponibili, pacchetti software per valutazione proprietà aerosol e procedure sviluppate ad hoc per specifiche applicazioni, modelli di meteorologici alla mesoscala e a scala sinottica, modelli di trasporto e chimica, modelli di microfisica per aerosol e nubi. (literal)
- Potenziale impiego per processi produttivi
- Lo sviluppo di tecniche innovative, sia osservative che di analisi ed inversione del dato, e' parte fondante dell'attività del modulo. Data la particolarità delle regioni di indagine, spesso vengono ideate originali soluzioni tecniche, idonee a condizioni ambientali estreme e remote, testate in laboratorio e poi trasferite ed applicate nella attività di ricerca sul campo. Ciò ha portato a sviluppare sensoristica e sistemi compatti, trasportabili, spesso ad energia rinnovabile, per misure ambientali in aree remote, in grado di fornire dati di composizione dell'atmosfera quasi in tempo reale. Tali innovazioni tecnologiche, unitamente alle conoscenze acquisite e al possibile interesse nello sfruttamento di codici di inversione del dato, possono essere trasferite al mondo produttivo. Inoltre, l' interesse inerente la radiometria in atmosfera ha portato alla realizzazione di servizi per la caratterizzazione strumentazione radiometrica e taratura, anche certificata, di strumenti.
Infine l'attività di indagine e caratterizzazione in laboratorio di materiali innovativi, fornisce dati e prototipi di prodotti utilizzabili ai fini della generazione elettrica fotovoltaica. (literal)
- Tecnologie
- La ricerca si avvale di tecniche avanzate per la caratterizzazione chimico-fisica della composizione dell'atmosfera in aree d'alta montagna (Mt. Cimone; NCO-P in Nepal) in stazioni di misura in Artide (Dirigibile Italia) ed in Antartide (Base M. Zucchelli, DomeC), su piattaforme aeree e per la caratterizzazione in laboratorio di materiali innovativi di possibile impatto ambientale.
Si attua attraverso attività continuative di misura presso stazioni di ricerca di alta montagna, nazionali ed internazionali; esecuzione di campagne di misura intensive in aree montane e polari; esecuzione di campagne di misura intensive con aerei e palloni strumentati; caratterizzazione in laboratori di materiali innovativi.
I dati raccolti in tali attività di misura in situ e di telerilevamento da terra, da pallone o da aereo, vengono integrati da prodotti e dati da satellite e da modelli numerici per l'interpretazione della fisica e chimica dell'atmosfera. (literal)
- Obiettivi
- Sviluppo di parametrizzazioni per lo Strato Limite Atmosferico nelle regioni polari;
Sviluppo di metodologie per la stima del vapore acqueo da dati radiometrici;
Caratterizzazione ottica e fisica dell'aerosol e del suo effetto radiativo diretto, e di quello delle nubi;
Sviluppo di modelli di albedo bidirezionale e trasferimento radiativo, parametrizzazione di flussi e dosi UV, in dipendenza da parametri ambientali, e degli effetti sulla salute;
Sviluppo climatologia PSC in Antartide;
Caratterizzazione della composizione e variabilità della Stratosfera, degli scambi con la Troposfera, dell' impatto dei monsoni;
Studio della variabilità della composizione di fondo della troposfera attraverso misure eseguite in osservatori di alta montagna.
Valutazione degli impatti climatici ed ambientali connessi al trasporto di composti inquinanti antropici e naturali in aree di alta montagna e in regioni polari.
Contributo al site testing atmosferico nella base antartica di Dome C;
Studio delle proprietà strutturali ed elettromagnetiche di materiali nano strutturati, realizzazione di dispositivi OLED e celle solari;
Sviluppo di strumentazione avanzata per misure ambientali. (literal)
- Stato dell'arte
- La ricerca sul Sistema Terra riceve oggi un forte impulso dal bisogno di valutare gli effetti di politiche compatibili sia con un diffuso benessere, sia con il mantenimento di condizioni ambientali favorevoli. Particolari regioni vengono considerate piu' vulnerabili ai cambiamenti climatici, che in esse possono manifestarsi con maggiore rapidità e chiarezza.
Fra esse vi e' l'interfaccia stratosfera-troposfera. L'istituto e' stato impegnato in sullo studio della perdita di ozono polare e sugli scambi troposfera-stratosfera. Altra regione cruciale e' quella polare, dove alta riflettività superficiale, nubi e particelle sono determinanti nel bilancio radiativo. L'Istituto vanta una cospicua attività in basi straniere e italiane (DomeC, Mario Zucchelli, in Antartide; Dirigibile Italia in Artide) partecipando e pilotando programmi nazionali e internazionali.
Infine, i siti di alta montagna, che permettono osservazioni continuative della troposfera libera. L'istituto ha osservatori in Italia, e guida simili attività in Himalaya e Karakorum, in una area in cui l'aumento della pressione antropica potrebbe avere un effetto sul monsone, sul clima regionale e sul ciclo idrologico global (literal)
- Tecniche di indagine
- Il modulo e' caratterizzato da una ragguardevole attività osservativa, che ha comportato negli anni l'acquisizione di notevoli capacità tecnico-scientifiche, oltre ad un capitale in strumentazione commerciale, sviluppo di strumentazione originale per la caratterizzazione meteorologica, termica, dinamica, chimico-fisica, radiativa e microfisica dell' atmosfera, ad alta risoluzione spaziale e temporale.
E' in particolare rilevante il patrimonio strumentale nell'ambito della spettrometria DOAS, dell'analisi in situ di gas traccia mediante tecniche di chemiluminescenza e di spettroscopia, della misura del particolato atmosferico sia con tecniche in situ (nefelometri, soot absorpion photometers, OPC, DMPS, AIS, etc.) che di telerilevamento passivo (fotometri e sun-sky-radiometers commerciali - PREDE POM-02, MFR-7 - e sviluppati in proprio -UVISIR, IR-RAD, NOAA-ISAC, etc. ) o attivo (lidar elastici). (literal)
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