Riduzione dei Rischi di Volo e Nowcasting Aeroportuale(RIVONA Cod.75)Coordinatore scientificoFranco, Prodi, CNR-ISAC

Le unità di ricerca La rete è costituita da tre Istituti del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)

Unità di ricerca Responsabile/i

Istituto di Scienze dell’Atmosfera e del Clima (ISAC ) - UR1-UR2-UR3

Franco Prodi – Gian Paolo Marra

Istituto di Ricerca Sulle Acque (IRSA) - UR4

Michele Vurro – Vito Felice Uricchio

Istituto di Studi sui Sistemi Intelligenti per l'Automazione (ISSIA) -UR5

Guido Pasquariello

Obiettivi della Rete

Questo progetto si propone di sviluppare sistemi innovativi ad alto valore aggiunto finalizzati alla riduzione dei rischi meteorologici alla navigazione aerea in zona di avvicinamento e nel sedime aeroportuale, attraverso la riduzione e mitigazione di alcuni rischi di volo, la gestione della previsione meteorologica (nowcasting aeroportuale), la gestione di dati telerilevati provenienti da osservazioni da terra (radar meteo, dati convenzionali, etc), da satellite (Meteosat Second Generation, MODIS, etc.) e da piattaforma aerea per osservazioni di ricerca e di servizio.

• ISAC: Acquisizione di due RADAR 5 GHz Doppler (DualPol, SinglePol), disdrometri, microbarografi allestimento mezzo mobile con RADAR 35 GHz Doppler DualPol• IRSA: Acquisizione sensoristica aviotrasportata iperspettrale nel VNIR e a singola banda nel TIR • ISSIA: Acquisizione sistema PAF

Settori di impatto

• Miglioramento della sicurezza del volo attraverso la riduzione dei rischi di volo di natura atmosferica: Rilevamento e Metodologie per il rilevamento e il riconoscimento dei fenomeni di wind-shear. Metodologie per il rilevamento e il riconoscimento dei fenomeni di ice avoidance. Metodologie per il rilevamento e il riconoscimento dei fenomeni di icing di parti di aeromobili. Prototipi di sistemi automatici intelligenti per il rilevamento e il riconoscimento dei fenomeni ghiacciamento di

parti di aeromobili.

• Previsione meteorologica e nowcasting aeroportuale Sviluppo e implementazione di un sistema di nowcasting ad elevata risoluzione spazio-temporale. Sistema di Early Warning automatico di primo livello.

• Servizi di osservazione da piattaforma aerea Contaminazione ambientale (mappe di sostanza organica dei suoli, soil moisture, ...) Idrogeologia (evapotraspirazione, NDVI, uso del suolo) Qualità dell’aria Monitoraggio rischio idrogeologico Individuazione scarichi abusivi a mare Ricognizione discariche Qualità delle acque costiere Stress vegetativo Rischio incendi Erosione costiera

• Sviluppo di sistemi automatici (Decision Support System) finalizzati all'assistenza di volo

Domanda di innovazione del sistema produttivo

• Tecnologie innovative per migliorare la previsione meteorologica a brevissimo termine (nowcasting).

• Tecnologie innovative per la determinazione speditiva di informazioni sinottiche sul territorio.

• Tecnologie GIS per il remote sensing.

Offerta tecnologica della Rete

• Prodotti avanzati di osservazione meteorologica ad elevata risoluzione spazio-temporale.

• Mappe tematiche ad altissima risoluzione spaziale e spettrale.

• Sviluppo di nuovi algoritmi e/o miglioramento di algoritmi esistenti specifici per il fenomeno da indagare.

Le attività svolte al 31/12/2013Attività/progetto/servizio 1. ISAC – Riduzione rischi meteorologici

Risultati raggiunti

Ricadute industriali • Allerta meteo di fenomeni di wind-shear al cockpit del pilota

• Sicurezza della navigazione aerea• Riduzione dei rischi meteorologici

Altri risultati

Enti coinvolti Tipo di contatto Frequenza di contatto

Aeroporti di Puglia SPA Accordi preliminari Mensile

Protezione Civile Regionale Contatti preliminari Annuale

Comune di Torchiarolo (Br) Convenzione Operativa Mensile

Comune di Mesagne (Br) Convenzione Operativa Mensile

Immagini – 1. ISAC

Curva di calibrazione del ricevitore

Prime mappe di riflettività

radar banda C

Radar mobile Ka

Microbarografo

Le attività svolte al 31/12/2013Attività/progetto/servizio 2. ISAC – Base Radar Torchiarolo (Br)

Risultati raggiunti

Ricadute industrialiOsservazione di fenomeni convettivi profondi

Altri risultatiOsservazione di sistemi precipitanti ottenute dal radar di Torchiarolo operativo dal mese di Novembre 2013

Imprese/Enti coinvolti Tipo di contatto Frequenza di contatto

Comune di Torchiarolo Convenzione Operativa Mensile

Protezione Civile Regionale Contatti preliminari Annuale

Immagini – 2. ISAC

Installazione del radar

Curva di calibrazione del ricevitore

Prime mappe di riflettività

Le attività svolte al 31/12/2013Attività/progetto/servizio 3. ISAC - Base Radar di Mesagne (Br)

Risultati raggiunti

Ricadute industriali

Osservazione di fenomeni convettivi profondi

Altri risultati Acquisizione di permessi e autorizzazioni enti vari completata. In avvio i lavori di installazione. Operatività radar prevista per Maggio 2014.

Imprese/Enti coinvolti Tipo di contatto Frequenza di contatto

Comune di Mesagne Convenzione Operativa Mensile

Protezione Civile Regionale Contatti preliminari Annuale

Immagini – 3. ISAC

Base radar Mesagne : dettaglio sito di installazione

Le attività svolte al 31/12/2013Attività/progetto/servizio 4. ISAC - Rete di sensori di terra

Risultati raggiunti

Ricadute industriali

Miglioramento previsioni meteorologiche

Altri risultati Acquisizione di permessi e autorizzazioni enti vari per l’installazione dei tre disdrometri alle microonde e dei sei microbarografi.

Imprese/Enti coinvolti Tipo di contatto Frequenza di contatto

Aeroporti di Puglia SPA Accordi preliminari Mensile

Protezione Civile Regionale Contatti preliminari Annuale

Immagini – 4. ISAC

Aeroporto del Salento – Brindisi: strumentazione meteorologica all’interno del sedime aeroportuale

Le attività svolte al 31/12/2013Attività/progetto/servizio 5. ISAC - Allestimento mezzo mobile radar 35 GHz

Risultati raggiunti

Ricadute industriali

Studio delle caratteristiche e stima della precipitazione nei bacini, combinando osservazioni di radar meteorologici e rete di disdrometri a terra.

Altri risultati Allestimento del mezzo mobile completato.

Imprese/Enti coinvolti Tipo di contatto Frequenza di contatto

ASI

Protezione Civile Regionale Contatti preliminari Annuale

Immagini – 5. ISAC

Radar banda Ka su mezzo mobile

Le attività svolte al 31/12/2013Attività/progetto/servizio 1. IRSA - Sostanza organica nei suoli

Risultati raggiunti

Ricadute industriali

Nuovo prodotto commercializzabile

Altri risultati

Integrazione sensoristica aviotrasportata con sistemi di proximal sensing

Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto

SIT srl Progetto SOS – Partenariati regionali

Mensile

AEROSIGMA srl Accordo quadro CNR-IRSA Mensile

Immagini 1. IRSA

Sensore iperspettrale CASI-1500

Esempio di mappa tematica di contenuto di sostanza organica nei suoli

Progetto Save Our Soil – Partenariato Regione Puglia

Le attività svolte al 31/12/2013Attività/progetto/servizio 2. IRSA - Bloom algali tossici

Risultati raggiunti

Ricadute industriali

Individuazione sinottica di bloom algali in ‘acque basse’ (zone costiere e laghi), limitando l’utilizzo di misure puntuali e dispendiose.

Altri risultati Correzioni atmosferiche ottenibili con integrazione di diversi sensori aviotrasportati e satellitari.

Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto

Consorzio per la Bonifica della Capitanata

Collaborazione Annuale

Immagini 2. IRSA

Andamento spettrale dei pixel di acqua contaminati da Planktotrix Rubescens.

Lago di Occhito, bloom algale di P. Rubescens.

Esempio di distribuzione dell’alga P. Rubescens nel lago di Occhito, Aprile 2009.

B8

B9

April, the 6th 2009

Le attività svolte al 31/12/2013Attività/progetto/servizio 3. IRSA - Evapotraspirazione reale

Risultati raggiunti

Ricadute industriali

Nell’ambito della precision farming tale prodotto risulta utile nel miglioramento della gestione delle acque destinate all’agricoltura.

Altri risultati

Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto

Consorzio per la Bonifica della Capitanata

Collaborazione Annuale

Immagini 3. IRSA

Significato dell’evapotraspirazione

Mappa di Evapotraspirazione reale sulla Capitanata (Foggia)

Confronto tra Evapotraspirazione reale e evapotraspirazione potenziale coalcolata con l’equazione Penmann-Monteith.

Rignan

o

Fogg

ia_Ta

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iola

Apricen

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Apricen

a

Trioia

– Colaz

ze012345678

Potential Evapo-transpirationLE MODIS

Le attività svolte al 31/12/2013Attività/progetto/servizio 1. ISSIA – Sistema PAF

Risultati raggiunti

Ricadute industriali

Mappe di change nell’uso del suoloMappe di inquinamento costiero

Altri risultati • Partecipazione progetto Europeo

Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contattoPlanetek Collaborazione in progetti costanteDistretto Aerospazio Puglia Proposte Progettuali mensile

Immagini 1. ISSIA

Architettura hardware della Processing & Archiving Facility (PAF)

GeoDatabase server 2x6cores/64GB

FTP/WEB server

ERDAS Apollo WebGis server SMB File server

Processing server 4x8cores/128GB

SAN FC-SAS

FC Switch

Virtual appliance VMware ESX 2x6cores/64GB

Workstation 4core/32GB - nettunoWorkstation 4core/32GB - venere

48 TB

High

DiskSpeed

High

DiskSpeed

High

DiskSpeed

Immagini 1. ISSIA

Classificatore non contestuale Classificatore contestuale SMAP

Sviluppo di un approccio contestuale multiscala (SMAP) per la classificazione di immagini telerilevate da sensori nell’ottico ad alta risoluzione.

Immagini 1. ISSIAUtilizzo di dati VNIR per la caratterizzazione di

sversamenti di idrocarburi in mare

•Localizzazione e tracking sversamento;•Stima dello spessore medio

Immagini 1. ISSIA

Progetto finanziato dalla Comunità Europea 7° Programma Quadro – 3° Call Spazio (FP7-SPA-2010-1-263435):

BIO_SOS Biodiversity Multisource Monitoring System: from Space TO Species

http://www.biosos.eu

• Finalità: sviluppo di un sistema pre-operazionale per il monitoraggio periodico degli ecosistemi e degli habitat in aree protette.

• Siti investigati: aree Natura 2000

in Puglia: Cesine, Alta Muurgia

Attività promozionali svolte – ISAC 1/2

Seminari pubblici organizzati all’interno del progetto Partecipazione a seminari e convegni, con relative pubblicazioni

• Marra A.C, Marra, G.P., Prodi, F. (2013). Numerical scattering simulations for interpreting simultaneous observations of clouds by a W-band spaceborne and a C-band ground radar, European Journal of Remote Sensing, in press.

• Marra A. C., Marra G. P., Prodi F. (2013). Numerical scattering simulations for interpreting simultaneous spaceborne and ground radar observations of clouds and precipitation. The Sixth International Workshop for GPM Ground validation, Rome, Italy

• Prodi F., Pasqualucci F., Marra A.C., Marra G.P., Trivellone G. (2013). A 35 GHz Mobile Doppler Radar and a Microwave Disdrometer Network for Meteorological Research. The Sixth International Workshop for GPM Ground validation, Rome, Italy

• Prodi F., Marra G.P., Pasqualucci F., Marra A.C and Trivellone G. (2013). Meteorological Risks Mitigation and Nowcasting at Airports: the RIVONA Project. American Meteorological Society, 36th Conference on Radar Meteorology, Breckenridge, CO, USA.

• Prodi F., Pasqualucci F., Marra A.C, Marra G.P., and Trivellone G. (2013). A 35 GHz Mobile Doppler Radar and a Microwave Disdrometer Network for Meteorological Research. American Meteorological Society, 36th Conference on Radar Meteorology, Breckenridge, CO, USA.

• Marra A.C, Marra, G.P., Prodi, F. (2013). Numerical scattering simulations for interpreting simultaneous observations of precipitations by a W-band spaceborne and a C-band ground radar, 11th International Precipitation Conference, Ede-Wageningen, The Netherlands

Sito web della Rete: http://www.rivona.it (in fase di attivazione)

Attività promozionali svolte – ISAC 2/2

• Marra A.C.,. Prodi F, Marra G. P., Spaceborne W-band and ground C-band radar observations: comparison with numerical scattering simulations. VII Riunione Annuale CeTeM-AIT sul telerilevamento a Microonde: sviluppi scientifici ed implicazioni tecnologiche, Bari, Italy

• Marra A, Marra G.P., Moscatello A., Turnone A., Althada I. L., Prodi F. (2012). W-band and C-band radar analysis for investigating cloud microphysical characteristics. In: The 7-th European conference on radar in meteorology and hydrology, Toulouse, France.

• Althada I. L., Marra G.P., Parmiggiani F., Prodi F., Marra A, Moscatello A., Turnone A. (2011). Multi-Sensor analysis of Cloud Structure. In: WRAH International Symposium, Exeter, Great Britain.

• Turnone A., Marra A, Marra G.P., Moscatello A., Prodi F. (2011). Titan analysis and Z-R relationship of precipitation events in Apulia region (Italy). In: WRAH International Symposium, Exeter, Great Britain.

• Marra A, Marra G. P., Prodi F., Turnone A. (2010). Nowcasting in south-east of Italy: preliminary results with the aid of Titan. In: The 6-th European conference on radar in meteorology and hydrology, Sibiu, Romania.

• Turnone A., Marra A.C., Marra G.P., Prodi F. (2010). Z-R relationships for precipitation over southeastern Italy. In: The 6-th European conference on radar in meteorology and hydrology, Sibiu, Romania.

• Prodi F., Marra. G.P. (2010). Airport wind shear detection: the RIVONA project. In: The 6-th European conference on radar in meteorology and hydrology, Sibiu, Romania.

Sito web della Rete: http://www.rivona.it (in fase di attivazione)

Attività promozionali svolte - IRSA

Seminari pubblici organizzati all’interno del progetto SOS - Save Our Soil.Partecipazione a seminari e convegni, con relative pubblicazioni.• Ancona V., Matarrese R., Salvatori R., Uricchio V. (2012). ‘Soil organic matter monitoring on

local scale by airborne imaging spectroscopy: a case study on Apulia land’. Proceedings of Eurosoil 2012, Bari 2-6 July 2012.

• Matarrese R., Guyennon N., Copetti D. (2012). ‘Red algae bloom detection in Occhito lake combining MERIS and MODIS data’. Proceedings of IEEE Gold – Rome 4-5 June 2012.

• Matarrese R., Chiaradia M.T, Tijani K, Morea A. Carlucci R (2011). ‘Chlorophyll a’ multi-temporal analysis in coastal waters with MODIS data. RIVISTA ITALIANA DI TELERILEVAMENTO, vol. 43(3); p. 39-48, ISSN: 2039-7879, doi: 10.5721/ItJRS20114333

• R. Matarrese, I. Portoghese, M. Vurro, P. Soldo (2011) “Estimation of evapotranspiration by use of remote sensing techniques”. Proceedings of Third International Meeting on Meteorology and Climatology of the Mediterranean, Nova Yardinia – Taranto, 6-9 June 2011.

• M.R. Muolo, V. Ancona, R. Matarrese, V.F. Uricchio, N. Dongiovanni (2011) “A preliminary study to assess remote sensing efficiency in soil organic carbon monitoring”. Submitted and accepted to the Third International Meeting on Meteorology and Climatology of the Mediterranean, Nova Yardinia – Taranto, 6-9 June 2011.

Sito web della Rete: http://www.rivona.it (in fase di attivazione)

Attività promozionali svolte - ISSIA

• G. De Carolis, M.Adamo, G. Pasquariello, D.DePadova, M.Mossa “Quantitative characterization of marine oil slick by satellite near-infrared imagery and oil drift modelling: the Fun Shai Hai case study” International Journal of Remote Sensing, 34:5, 1838-1854 (2013)

• G. Sylos-Labini, D. Drimaco, P. Manunta, A. Agrimi and G. Pasquariello “Synergy between Gmes and Regional Innovation Strategies: Very High Resolution Images for Local Planning and Monitoring” European Journal of Remote Sensing: 45 , pp305-315 , 2012

DOI: 10.5721/EuJRS20124527• C. Fiorentino,C. Tarantino, G. Pasquariello, B. Basso “An improved method to discriminating

agricultural crops using geostatistics and remote sensing”, Journal of Applied Remote Sensing 5, 053536 , 2011; http://dx.doi.org/10.1117/1.3601437

• Tarantino C., Lovergine FP , Adamo M. and Pasquariello G. “Contextual information for the classification of high resolution remotely sensed images”, Italian Journal of Remote Sensing , 43(1), pp 75-86, 2011

• M. Adamo, G. De Carolis, V. De Pasquale, G. Pasquariello, “Detection and tracking of oil slicks on sun-glittered visible and near infrared satellite imagery”. International Journal of Remote Sensing, 30(24), pp. 6403 – 6427 (2009).

Sito web della Rete: http://www.rivona.it (in fase di attivazione)

Attività programmate

• ISACCompletamento del network dei tre radar per l’osservazione di fenomeni

convettivi profondi, sviluppo algoritmi di data fusion multisensore per l’analisi di eventi di wind-shear e sviluppo ed applicazione di modelli per la simulazione dello scattering della radiazione elettromagnetica da idrometeore.

• IRSASono in corso di studio ulteriori algoritmi per l’individuazione di parametri ambientali quali:- Coperture vegetative- Coperture antropiche con presenza di amianto- Anomalie termiche in acqua per l’individuazione di scarichi abusivi- Anomalie termiche a terra per l’individuazione di discariche abusive

• ISSIAPartecipazione Progetto Bandiera CNR RITMARE su monitoraggio zone

costiere;Progetto Distretto Aerospaziale Puglia Apulia-Space

Contatti

• CNR-ISAC • Franco Prodi f.prodi@isac.cnr.it, • Gian Paolo Marra gp.marra@isac.cnr.it, • Anna Cinzia Marra a.marra@isac.cnr.it

• CNR-IRSA • Michele Vurro, michele.vurro@ba.irsa.cnr.it• Vito F. Uricchio, vito.uricchio@ba.irsa.cnr.it • Raffaella Matarrese, raffaella.matarrese@ba.irsa.cnr.it

• CNR-ISSIA • Guido Pasquariello, pasquariello@ba.issia.cnr.it