Nuovi sistemi radar per lo studio dell'inquinamento atmosferico - Tecnologie per il monitoraggio ambientale

[ Vai direttamente ai contenuti ]

In questa pagina sono disponibili i seguenti servizi e contenuti:
Menu di servizio per contatti e mailing list;
Menu delle aree del sito per la stampa;
Contenuti
Informazioni sul sito

[ Torna inizio pagina ]

[ Torna inizio pagina ]


QUALCHE SPUNTO SU...

Nuovi sistemi radar per lo studio dell'inquinamento atmosferico


Ma anche per i pennacchi dei vulcani

Intervista a Luca Fiorani

Si chiama ATLAS: è il Lidar atmosferico realizzato dalla Sezione Applicazioni Laser dell’Enea di Frascati è una sorta di radar ottico, che sfrutta l’emissione di impulsi di luce generati da un laser di alta potenza per sondare, attraverso la luce retrodiffusa, la distribuzione di alcune componenti atmosferiche come gli aerosol, il vapore acqueo e l’ozono. La tecnica Lidar costituisce uno degli strumenti più potenti per il profiling atmosferico.
I Lidar già utilizzati da terra, da nave e da aereo, saranno, in futuro, sempre più spesso montati su satelliti per ottenere informazioni dettagliate sui processi atmosferici. Abbiamo chiesto a Luca Fiorani, di parlarci delle varie applicazioni di ATLAS.

Quali sono i risultati più recenti ottenuti dall’applicazione di queste nuove tecniche ottiche di misurazione per lo studio di siti con problemi di inquinamento atmosferico?
Nel luglio 2008 e nel febbraio 2009 abbiamo svolto due campagne di misura presso la centrale elettrica di Cerano (BR) e lo stabilimento petrolchimico di Brindisi. La Provincia di Brindisi ci ha commissionato questo studio per capire il contributo di tali siti all’inquinamento atmosferico. ATLAS è montato in un furgone e può essere orientato a piacere, come un comune radar, e quindi può misurare a distanza l’inquinamento, fornendo quindi informazioni sulla sua distribuzione spaziale, cosa impossibile a una comune centralina di monitoraggio. Durante questa campagna abbiamo misurato profili di inquinamento fino a 3 km di distanza con una risoluzione spaziale di 15 metri e una risoluzione temporale di 6 secondi. In altre parole, possiamo fornire una misura di inquinamento ogni 15 metri e ogni 6 secondi fino a 3 km da ATLAS.

Quali sono i parametri atmosferici che possono essere misurati con un sistema Lidar?
Il nostro Lidar è basato su un laser CO2 accordabile, sistema piuttosto complesso che ci permette di rivelare decine di inquinanti con metodi spettroscopici. Tipicamente, le amministrazioni locali sono interessate a idrocarburi, ammoniaca, ozono e particolato. In realtà, il Lidar può anche misurare la dinamica dell’atmosfera (variazioni di altezza dello strato limite planetario, passaggio di nubi e, in particolari circostanze, velocità del vento).

I settori in cui può essere applicata la tecnologia Lidar sono vari: industriale, civile, ambientale, medico, aero-spaziale, beni culturali; Ci può fare qualche esempio pratico di applicazione in qualcuno di questi campi?
Presso la Sezione Applicazioni Laser abbiamo sviluppato, oltre ad ATLAS, vari modelli di Lidar fluorosensore. Tale strumento è generalmente applicato al monitoraggio degli oceani e noi di FISLAS abbiamo portato a spasso i nostri strumenti su navi oceanografiche per migliaia di km, dal Polo Nord al Polo Sud. Il Lidar fluorosensore è un radar ottico come ATLAS ma, invece di misurare la luce che rimbalza indietro dalle molecole e dal particolato, misura la fluorescenza eccitata dall’impulso laser in sostanze che ci interessano specificamente. Ad esempio, la clorofilla, eccitata da laser nell’ultravioletto-blu emette una ben precisa lunghezza d’onda nel rosso, che ne costituisce l’impronta digitale. Misurando la quantità di tale emissione, siamo in grado di misurare la concentrazione di clorofilla, e quindi di biomassa fitoplanctonica, lungo la rotta della nave. Questi dati sono utilissimi per capire quanto l’oceano sarà capace di sequestrare i gas serra e, quindi, di contrastare i cambiamenti climatici. Negli ultimi anni, infine, abbiamo cominciato ad utilizzare i Lidar fluorosensori anche alla diagnostica dei beni culturali (edifici, sculture, affreschi) partecipando a campagne europee e depositando brevetti.

Il Lidar ATLAS è stato utilizzato per misurare la dinamica spazio-temporale dei pennacchi vulcanici, in particolare dell’Etna; le eruzioni vulcaniche possono avere influenze sui cambiamenti climatici?
Sì, ATLAS ha misurato il pennacchio dell’Etna nel luglio del 2008, ed essendo particolarmente sensibile alle particelle vulcaniche, ha permesso di profilare il pennacchio vulcanico mostrandone l’evoluzione spazio-temporale ad alta risoluzione. Il Lidar è praticamente l’unico strumento che permetta questo risultato anche a km di distanza. Le eruzioni vulcaniche immettono una grande quantità di polveri nella bassa stratosfera. Naturalmente, maggiore è l’eruzione vulcanica, maggiore sarà la quantità di ceneri e gas sprigionati. Con l’aiuto di ATLAS si riesce a stimare le polveri vulcaniche emesse distinguendole dagli altri aerosol e gas, anch’essi emessi dal vulcano. Non ci si può non interrogare sull’influenza che questa enorme nube vulcanica può avere sul clima globale. In generale, possiamo dire che le emissioni vulcaniche sicuramente influenzano il clima terrestre, come ha dimostrato la potentissima eruzione del Pinatubo nel 1991 con effetti globali sulla temperatura dell’aria.

Il Lidar ATLAS è stato utilizzato anche per altre applicazioni?
Come ho detto prima, ATLAS nasce soprattutto come strumento potente e versatile per il monitoraggio spazio-temporale dell’inquinamento atmosferico e della sua dinamica chimico-fisica, in modo da essere un valido aiuto per la modellizzazione di tale fenomeno. Alcuni gruppi di ricerca esteri hanno dimostrato interesse all’utilizzo di ATLAS per la calibrazione dei satelliti che misurano gli aerosol atmosferici. Come noto, il ruolo degli aerosol nei cambiamenti climatici, a causa del loro potere di riflettere la radiazione solare, è ancora controverso.

Possiamo dunque considerare il Lidar ATLAS un valido ausilio per lo studio dei cambiamenti climatici globali?
Sicuramente ATLAS, monitorando le emissioni vulcaniche e misurando gli aerosol atmosferici può contribuire alla comprensione dei fenomeni che provocano i cambiamenti climatici. Comunque, l’applicazione più immediata di ATLAS resta il monitoraggio dell’inquinamento nelle aree urbane e nelle zone industriali.

Quale criticità hanno questi sistemi Lidar?
Il Lidar rimane un oggetto complesso e costoso, almeno se si vogliono raggiungere le prestazioni di ATLAS. Sono necessari sia una buona preparazione tecnico-scientifica per farlo funzionare, sia investimenti importanti per acquistarne i componenti.

Da chi è formata la vostra squadra? In quanti lavorate a questo progetto?
Con vari livelli di coinvolgimento, tre ricercatori e un tecnico lavorano al progetto.

Quali sono i risultati che vi attendete nel futuro?
Siamo stati invitati in settembre a Stromboli, per monitorare le emissioni di tale vulcano. Vorremmo misurare non solo il particolato ma anche il vapore acqueo, composto ritenuto fondamentale dai geofisici, per questo negli ultimi mesi abbiamo lavorato a importanti miglioramenti del sistema. Si tratta di una sfida ardita, in quanto le emissioni di Stromboli sono discontinue – si parla, appunto, di attività stromboliana – e il sito in cui potremo installare ATLAS è sfavorevole per raggiungere con il fascio laser la bocca del vulcano, comunque, ce la metteremo tutta con l’entusiasmo e la passione che abbiamo cercato di mantenere intatti in questi anni.

 

  "Envilab, il laboratorio mobile per l’inquinamento atmosferico"

 

[ Torna inizio pagina ]

2002/2008 - Powered by ENEA INFOUTE & RESUSMEDIA & RESRELCOM