OTTICA MARINA ED ALTRE TECNOLOGIE AVANZATE APPLICATE ALLO STUDIO AMBIENTALE NELL'ADRIATICO SETTENTRIONALE

GERIN, RICCARDO

OTTICA MARINA ED ALTRE TECNOLOGIE AVANZATE APPLICATE ALLO STUDIO AMBIENTALE NELL'ADRIATICO SETTENTRIONALE

GERIN, RICCARDO

2005-04-21

http://thesis2.sba.units.it/store/handle/item/12180

http://hdl.handle.net/10077/11361

Doctoral Thesis

Contributor(s)

BARTOLE, ROBERTO

Abstract

A partire dal gennaio 2002 è iniziato un progetto di ricerca finalizzato all'acquisizione e all'analisi di parametri bio-ottici nel Golfo di Trieste. I campionamenti sono stati realizzati grazie al rapporto di collaborazione tra il Laboratorio di Biologia Marina di Trieste (LBM) e la Riserva Naturale Marina di Miramare (RNMM). Le linee di ricerca riguardano: misure di produzione primaria in situ ed in laboratorio allo scopo di confrontare i diversi metodi impiegati per la stima della produzione pnmana; confronto tra misure di abbondanza planctonica ottenute mediante conteggio al microscopio e Optical Plankton Counter; misure di parametri chimico-fisici della colonna d'acqua. Tali misure vengono effettuate durante le uscite relative agli esperimenti di produzione primaria in situ ed in caso di particolari eventi biologici e/o fisici in ulteriori crociere. La ricerca viene svolta in acque costiere in una stazione ben definita all'interno dell'area protetta. Molti sono i parametri monitorati che potranno essere sfruttati anche per futuri lavori di ricerca. Personalmente mi occupo della parte ottica-radiometrica di competenza della Riserva Naturale Marina di Miramare partecipando attivamente alle campagne oceanografiche di misura ed elaborando successivamente i dati raccolti. I parametri ottici vengono monitorati mediante una strumentazione scientifica di qualità e di concezione moderna (radiometri selettivi) che indaga su sette lunghezze d'onda entro la banda del visibile e che solitamente viene utilizzata in acque oceaniche per la taratura dei radiometri satellitari. Nel Golfo di Trieste tale strumentazione radiometrica è stata adottata in precedenza solo per la mia Tesi di Laurea e tutt'oggi non gode di un largo impiego nell'ambiente costiero. Nel corso dell'attività di Dottorato si è approfondito il lavoro già svolto durante la suddetta Tesi testando con accuratezza i radiometri e prestando particolare attenzione soprattutto al trattamento dei dati in modo da offrire un modello riproducibile in future applicazioni. Dal novembre 2002 collaboro con l'Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale ( OGS) per commisurare i dati radiometrici raccolti in situ con quelli di tipo satellitare e per l'applicazione di una nuova tecnologia avanzata per lo studio delle correnti superficiali nell'Adriatico Settentrionale mediante radar ad alta frequenza. Questa Tesi è suddivisa in tre parti ove vengono esposti i lavori svolti nei campi inerenti alla radiometria in situ, alla radiometria satellitare ed infine all'impiego della tecnologia radar. La radiometria in situ costituisce la parte più cospicua di questo lavoro di Tesi di Dottorato. Dopo una breve descrizione fenomenologica della luce e delle sue interazioni con l'atmosfera e con l'acqua, si definiscono i parametri fisici che caratterizzano il campo radiante e le proprietà ottiche intrinseche ed apparenti. Successivamente viene illustrata la strumentazione impiegata in questa ricerca dai due enti coinvolti (LBM e RNMM), viene spiegata la metodologia di campionamento seguita, con particolare attenzione alla parte ottica, ed infine viene inquadrata l'area di studio. Nel quarto capitolo viene presentata la tecnica di compressione delle variabili oceanografiche, denominata Empirica! Orthogonal Functions (EOF), che ho avuto modo di apprendere durante la collaborazione con l' OGS. Utilizzando tale tecnica sul data-set ottico raccolto nel biennio 2000-2001 durante la mia Tesi di Laurea, si è dimostrato che la stazione oggetto di questo studio non è esclusiva, ma è invece caratterizzata da acque tipiche del Golfo di Trieste che si ritrovano anche più al largo. Nei due capitoli successivi viene illustrato il lavoro di elaborazione ed analisi effettuato sui dati radiometrici selettivi, dimostrando l'inefficacia del programma fornito assieme alla strumentazione radiometrica (Prosoft 6. 3d) se applicato ad acque basse. Si suggerisce una soluzione alternativa definendo il software da me programmato in ambiente Matlab e se ne mostrano i risultati. Si presentano ancora gli andamenti annuali dei parametri indagati e le possibili correlazioni con altre variabili a disposizione quali irradianze PAR, temperatura, salinità, clorofilla a, produzione primaria e profondità di scomparsa del disco Secchi. Le comparazioni hanno dimostrato un buon accordo tra i parametri, ma molti sono ancora gli aspetti da indagare. La ricerca e la collaborazione tra i locali enti continua proprio in questa direzione. La Tesi si conclude analizzando la possibile applicazione nell'area dell'Adriatico Settentrionale di altre due tecnologie avanzate: la radiometria satellitare ed il telerilevamento mediante radar. Nel settimo capitolo si evidenziano i primi risultati ottenuti, grazie alla collaborazione con l' OGS, dai confronti tra i dati radiometrici da satellite e quelli monitorati in situ. La taratura satellitare si è rivelata di difficile realizzazione a causa della morfologia altamente variabile della costa dell'Adriatico Settentrionale e della difficile predizione della stratificazione atmosferica in vicinanza della costa stessa. Nell'ultimo capitolo viene esposto lo studio di fattibilità della tecnologia radar ad alta frequenza presso le coste del Veneto e del Friuli Venezia Giulia. Ad aprile 2003 ho partecipato all'installazione di un sito radar tipo Codar presso Ancona in collaborazione con la Naval Postgraduate School di Monterey (California). Ho potuto studiare il funzionamento teorico di questi strumenti, la loro realizzazione ingegneristica, le metodologie operative ed il relativo software per la gestione e l'analisi dei dati. Sono stati messi in evidenza i pregi ed i limiti della strumentazione e si è studiata la possibilità di sfruttare questa tecnologia, con le dovute cautele, per il costante monitoraggio delle correnti marine superficiali e lo stato del mare, non solo dal punto di vista scientifico, ma anche come valido aiuto per la navigazione e per la protezione civile. Infine, alla tesi si allega un pratico Cd-Rom di facile consultazione, dove si possono ritrovare tutti i dati ottici-radiometrici grezzi ed elaborati, i programmi creati ed una serie di fotografie che ritraggono l'attività di ricerca in situ.