Le Attività di Ricerca in PRIMI

1. Le Attività di Ricerca in PRIMI Rosalia Santoleri (r.santoleri@isac.cnr.it)

2. Il Problema Ambientale L’inquinamento da idrocarburi, causato da incidenti o rilasci di varia natura in ambiente marino,è una delle principali cause dell’inquinamento marino Libano 2006 Golfo del Messico 2010 NB: Gli incidenti contribuiscono solo per 10-15 % ai rilasci di petrolio in mare Il 45% è dovuto a rilasci illeciti

3. L’inquinamento da idrocarburi ha un grave impatto su: ATTIVITA’ ECONOMICHE: produzione di energia, produzione industriale, pesca, turismo, trasporto marittimo, etc AMBIENTE: danni sull’ecosistema, e in particolare sulla fascia costiera, eventualmente danni ad aree di elevato interesse paesaggistico o naturalistico Il Problema ambientale

4. Il Mediterraneo Il Mar Mediterraneo rappresenta la principale rotta di trasporto di petrolio che collega l’oriente all’occidente Il 20-25% della produzione modiale di petrolio transita nel Mediterraneo Il 30% del commercio marittimo passa per il Mediterraneo Oltre 40 siti legati alla produzione di petrolio (terminali di oleodotti, piattaforme petrolifere, terminali off-shore, raffinerie, etc) Presenza di un ecosistema unico particolarmente fragile e vulnerabile Turismo come una delle maggiori fonti economiche della regione

5. Il Contesto Internazionale In seguito alla Direttiva (1406/2002) a livello Europeoè stata costituita la European Maritime Safety Agency (EMSA) per fornire assistenza tecnica e scientifica alla commissione Europea e ai paesi membri per lo sviluppo e l’implementazione delle normative Europee nel settore della • sicurezza marittima • prevenzione dell'inquinamento • salvaguardia delle vite umane in mare. EMSA in base alla Direttiva Europea 2005 che gli affida il compito operativo di prevenire e combattere l’inquinamento marinoha messo a punto il servizio CLEANSEANET (operativo dall’Aprile 2007): • Un servizio NRT di individuazione dei rilasci da idrocarburo e di monitoraggio delle navi • Il servizio si basa su dati SAR (Envisat e RADARSAT 1 & 2)

6. CLEANSEANET Service based on 2 satellite networks SVALBARD KSAT RADARSAT 1/2 ENVISAT TROMSØ) ESA GRIMSTAD MDA BREST KSAT, e-Geos, Edisoft, CLS CLS MATERA E-Geos Azores EMSA/users EDISOFT

7. I rilasci di petrolio visti dallo spazio OS by SAR: 1999- 2004 Gli scarichi illeciti sono di frequente osservati e monitorati con il SAR Il SAR è senz’altro uno strumento efficace e consolidato E’ necessario aumentare la frequenza di campionamento attraverso sensori con tempo di rivisita giornalieri (COSMO-SkyMed, MODIS, MERIS) Ferrero et al 2006

8. Obbiettivi di PRIMI • Sviluppare un sistema di sorveglianza e previsione dell’inquinamento marino da idrocarburi capace di: • monitorare giornalmente tutti i Mari italiani -> multi-missione • aumentare la frequenza di monitoraggio -> uso congiunto di dati SAR & VIS/IR • avvistare precocemente il rilascio di petrolio -> automatizzazione • fornire parametri aggiuntivi come volume OS e dati meteo-oceanografici (vento, onde, etc) • prevedere il trasporto, la dispersione e la trasformazione della macchia di petrolio -> accoppiamento osservazione-previsione • Consentire l’organizzazione delle misure di contenimento del danno e di recupero da parte delle autorità competenti • Avvalersi delle tecnologie spaziali sia per il monitoraggio dell’ambiente marino che per l’assimilazione di dati satellitari in modelli di previsione.

9. Obiettivi delle attività di ricerca • Sviluppo di algoritmi avanzati di identificazione e classificazione di macchie da idrocarburi da dati SAR • Sviluppo di algoritmi di identificazione e classificazione di macchie da idrocarburi da dati VIS/IR • Sviluppo di algoritmi avanzati per la stima dei parametri meteo-marini da dati satellitari finalizzati al miglioramento dell’individuazione delle macchie di petrolio in immagini satellitari • Sviluppo di algoritmi avanzati per la stima dei parametri oceanografici da dati EO finalizzati all’assimilazione nei modelli di previsione del sistema PRIMI • Studio e sviluppo di algoritmi per l’informazione sulle caratteristiche degli oli sversati • Messa a punto di un sistema di previsione della dispersione di inquinanti per i Mari Italiani e per le zone costiere • Sviluppo del modello di dispersione e trasformazione (DOS e DTOS) dell’OS e sua implementazione alla scala dei Mari Italiani • Sviluppo di metodi di assimilazione per combinare in modo ottimale i risultati da modello DTOS con risultati ottenuti dalle osservazioni spaziali • Validazione degli algoritmi e prodotti del sistema e dei suoi sotto-sistemi

10. Modulo SAR : Sviluppo di algoritmi avanzati di individuazione OS e dati meteo-marini in dati SAR: Uni. PO (resp. attività), CNR-ISSIA (vento, onde) and E-GEOS (ship detection) Modulo Ottico: Sviluppo di algoritmi avanzati di individuazione OS in dati VIS/IR CNR-ISAC (resp. attività), FlyBy (neural network) Modulo Previsione: Sviluppo di un sistema di previsione che permetta di prevedere tempestivamente la dispersione delle macchie individuate da satellite. INGV (resp. attività), CNR-IAMC (modello Canale Sicilia), ENEA (modello Tirreno, sistema di archivio/catalogo previsioni, mappe dispersione), Un. Bo (modello Adriatico) Modulo EO per Assimilazione: Messa a punto di prodotti satellitari e metodi di Assimilazione dati in modelli CNR-ISAC (resp. attività, Sviluppo prodotti UHR SST multi-sensore per assimilazione ), CNR-ISMAR (sviluppo metodi di assimilazione dati posizione OS e dati lagragiani in modelli), INGV (sviluppo tecniche di assimilazione SST in modelli di circolazione) CAL/VAL Validazione algoritmi, metodi, prodotti PRIMI, acquisizione dati tramite campagne validazione + validazione scientifica prodotti servizio CNR_ISAC (resp. attività), CNR-ISMAR, CNR-IAMC, INGV, Uni-PO, ENEA, E-Goes, Un. Bo, Un. Parth + altri Enti/Istituti di Ricerca coinvolti nell’esperimento PRIMI Attività di Ricerca e Responsabilità

11. Punto di partenza di PRIMI: SAR OSAD - Oil Slick Automatic Detection ERS SAR data Messo a disposizione di PRIMI da ASI Navigable Quicklook Image Full-Resolution Window Image Look-up Table

12. Punto di partenza di PRIMI: OTTICO VIS + NIR MODIS (Hu et al., EOS, 2003) VIS Esperienza ISAC sull’incidente del Libano (Agosto 2006 pochi mesi prima del KO PRIMI)

13. Punto di partenza di PRIMI: PREVISIONE MOTHY (wind induced currents only) MOTHY+MFS (daily) • Il Sistema di Previsione di GNOO: • Modello Mediterraneo; • Modello Adriatico; • Modello Canale di Sicilia Previsione a 24 ore Test di previsioni di:

14. Il sistema PRIMI Multi-mission: ERS, AQUA; ENVISAT, RADARSAT, COSMO/Sky-Med, TERRA … (allsatellitesproviding SST) DatiMeteo-marini Portale Utenti SAR(+ QuickLook) Dati EO PREVISIONE ARCHIVIO + I/F OTTICO Multi-source: Earth observation data and in-situ information Mail server Report Utenti Observation & Forecast Monitoring component completely connected with forecasting Satellite data Assimilation in models Integration: Information content into a GIS

15. Sistemi e algoritmi pre-esistenti/Soluzioni e innovazioni di PRIMI

16. Ulteriori risultati ottenuti: • Nuovi prodotti L4 SST multi-sensore HRS (1km res) • Nuove tecniche innovative di assimilazione dati OS per correzione delle predizione dell’evoluzione della macchia. • Prototipo di nuovo oil spill drifter • Mappe di probabilità di dispersione per i Mari italiani • Creazione database di Validazione di riferimento: • Acquisizione dati in situ da banche dati nazionali e internazionali • Acquisizione dati OS dal MATT • I dati acquisiti dalle campagne di validazione del Progetto: • esperimento di validazione dei modelli di dispersione (11 Maggio 2009) • Campagna Urania PRIMI (6 Agosto -7 Settembre 2009)

17. Interpolazione Ottimale: i prodotti attualmente operativi

18. Mappe di Probabilità di Dispersione