Utilizzo di indicatori della convezione atmosferica ai fini della previsione a breve termine dell’intensità della precipitazione, mediante dati acquisiti con il sensore satellitare MSG-SEVIRI Rapid Scan
L'elevato numero di fenomeni di precipitazione estrema a carattere convettivo rappresenta una minaccia crescente per la società, poiché questo genere di temporali, spesso accompagnati da grandine, forti venti e fulmini, può portare ad inondazioni improvvise, con drammatiche conseguenze socio-economiche. Un aspetto cruciale nella previsione di tali eventi è inoltre la valutazione del loro potenziale in termini di intensità delle precipitazioni, finalizzata a fornire altresì metodi per prevenire falsi allarmi.
L’evoluzione di questi fenomeni avviene in tempi molto brevi e su aree spaziali localizzate. A volte la loro previsione con i modelli meteorologici non è sempre accurata e tecniche integrative sono necessarie per individuare l’esatta collocazione spazio-temporale di questi eventi. Il Nowcasting (previsione a breve termine da 0 a 6 ore) in tal senso rappresenta uno strumento essenziale per ridurre questo gap e per diramare allerte su eventi meteorologici estremi. In particolare gli algoritmi di nowcasting si basano sull'utilizzo di dati eterogenei (multi-sensore, multi-spettrale, multi-piattaforma), relativi alle varie regioni spettrali e con differenti risoluzioni spazio-temporale. Inoltre, l'utilizzo integrato di dati provenienti da piattaforme diverse (es. dati telerilevati da satellite con dati radar) può risultare particolarmente utile per aumentare la risoluzione spazio-temporale con cui si predice l'evento, nonché la confidenza ed il tempo di preavviso della previsione stessa. Quest'area di studio è di grande interesse nella comunità scientifica e ad oggi c'è ancora bisogno di ulteriori studi in questa direzione.
In questo lavoro di ricerca vengono esplorati ulteriori metodi per valutare la potenziale intensità delle precipitazioni conseguenti ad eventi convettivi, individuando indicatori che forniscano informazioni su questo aspetto e che supportino gli strumenti convenzionali di nowcasting, consentendo dunque di discriminare gli eventi convettivi che portano a piogge intense da quelli che causano deboli precipitazioni.
A tal proposito, è stata esplorata l’abilità di diversi indicatori dell’inizio della convezione atmosferica (basati su osservazioni da satellite nella regione spettrale dell’infrarosso) per distinguere eventi convettivi che danno luogo a precipitazione scarsa da quelli che invece portano a piogge intense. Le due tipologie di precipitazione vengono individuate in base alle precipitazioni cumulate orarie, rispettivamente inferiori a 10 mm e superiori a 30 mm. L'analisi è stata condotta su un dataset rappresentativo di 92 eventi di precipitazione intense e deboli raccolti nella penisola italiana nel periodo 2016–2019 nel periodo giugno-settembre. Gli eventi selezionati sono di breve durata e localizzati spazialmente, ed il dataset è stato raccolto mediante i dati della Rete Nazionale Radar.
A seguito di un’analisi condotta su indicatori ottenuti dalle informazioni spettrali misurate con il servizio di scansione rapida (RSS) Spinning Enhanced Visible and InfraRed Imager (SEVIRI) a bordo dei satelliti geostazionari Meteosat di seconda generazione (MSG), si è evidenziato che alcuni di questi indicatori di inizio della convezione atmosferica offrono informazioni rilevanti sull'andamento futuro delle precipitazioni, consentendo di discriminare gli eventi di precipitazione intensa da quelli caratterizzati da scarsa precipitazione.
Sulla base di una diagnosi preliminare, si è individuato uno schema a soglia basato sui tre indicatori più rilevanti, la cui combinazione massimizza l’accuratezza della previsione e minimizza la probabilità di falsi allarmi, consentendo dunque di distinguere eventi di precipitazione debole ed intensa con un tempo di preavviso elevato.
L’approccio descritto in questo lavoro costituisce uno strumento utile per integrare e supportare altri metodi di nowcasting e può essere considerato in un quadro di previsione operativa. Infatti, la previsione delle tempeste sul territorio italiano potrebbe trarne vantaggio poiché i risultati di questo lavoro possono contribuire al miglioramento dell’esatta previsione della collocazione temporale e spaziale degli eventi di precipitazione (circoscrivendo ulteriormente il tempo e l’area potenziali di occorrenza), ed in secondo luogo potrebbe aiutare a limitare i falsi allarmi, anch'essi un problema tipico per la previsione dei temporali convettivi.
Figura: Distribuzione spaziale del dataset di eventi convettivi di precipitazione intensa (sinistra) e debole (destra) in Italia, nel periodo giugno-settembre tra il 2016 ed il 2019.
Per informazioni
Donatello Gallucci, CNR-IMAA, Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.
Approfondimenti
Gallucci, Donatello; De Natale, Maria Pia; Cimini, Domenico; Di Paola, Francesco; Gentile, Sabrina; Geraldi, Edoardo; Larosa, Salvatore; Nilo, Saverio T.; Ricciardelli, Elisabetta; Viggiano, Mariassunta; Romano, Filomena, Convective Initiation Proxies for Nowcasting Precipitation Severity Using the MSG-SEVIRI Rapid Scan, Remote Sens. 2020, 12(16), 2562. https://doi.org/10.3390/rs12162562
https://www.eumetsat.int/nwc-saf
https://public.wmo.int/en/resources/bulletin/nowcasting-guidelines-%E2%80%93-summary
Un interessante studio, condotto da ricercatori del CNR-IMAA che indagano sulle proprietà chimico fisiche del particolato atmosferico (PM) e delle sue ricadute sull’ambiente e sulla salute umana, è stato recentemente pubblicato sulla rivista internazionale Environmental Science and Pollution Research (ESPR)
Lo studio della valutazione del rischio per la salute umana legato alle particelle atmosferiche di aerosol più fini ha recentemente acquisito sempre maggiore importanza. Molti studi epidemiologici indicano che le particelle atmosferiche più fini come, ad esempio, il PM1 (particelle con un diametro aerodinamico <1 μm) possono presentare un maggior rischio per la salute. È altresì noto che molti elementi tossici presenti in atmosfera (e.g., Ni,Cd, Pb) tendono ad accumularsi nelle frazioni più fini del particolato e sono probabilmente responsabili di molti degli effetti sulla salute che oggigiorno vengono attribuiti a particelle più grossolane. Effetti a lungo termine e cumulativi, quali ad esempio bronchite cronica, malattie cardiovascolari, cancro ai polmoni, ma anche diabete, infiammazione del sistema vascolare, danni alle funzioni cerebrale o persino morte, sono stati correlati anche a particelle di aerosol atmosferiche più fini. Tuttavia, l'attuale Normativa europea sul particolato non regola i livelli di PM1 evidenziando una forte lacuna legislativa. Elementi chimici contenuti e trasportati dal PM, classificati dall’ Agenzia Internazionale per la Ricerca sul Cancro (IARC) come cancerogeni (e.g., Cd, Cr (VI), Ni, Pb) e/o non- cancerogeni (e.g., Cu, Mn e Zn) per la salute umana possono entrare nel corpo umano attraverso tre possibili vie di esposizione: inalazione, ingestione e assorbimento dermico. In tale contesto lo studio condotto ha esaminato le concentrazioni della frazione fine del particolato atmosferico PM1 (particelle di aerosol con un diametro aerodinamico < 1mm) e di sedici elementi in traccia in esso contenuti (i.e., Al, Ca, Cd, Cr, Cu, Fe, K, Li, Mg, Mn, Na, Ni, Pb, S, Ti e Zn). Lo studio è stato eseguito in Val d’ Agri, area caratterizzata dalla presenza di uno dei più grandi impianti di estrazione e di pretrattamento di petrolio (identificato come Centro Olio Val d'Agri - COVA) su terra ferma ed insistente in un contesto antropizzato.
(a) (b)
Figura 1. Andamento temporale delle concentrazioni giornaliere di PM1 (a) e valori medi di concentrazione di elementi in traccia (b) misurati presso il sito sperimentale di Viggiano (Val d’Agri) tra Giugno 2014 e Marzo 2015
Utilizzando il metodo della United States Environmental Protection Agency (USEPA) sono stati valutati sia il rischio cancerogeno dei composti Cd, Cr (VI), Ni e Pb, sia il rischio non-cancerogeno dei composti Cd, Cr (VI), Cu, Mn, Ni, Pb e Zn. La valutazione di questi rischi è stata effettuata per adulti e bambini considerando le tre possibili vie di esposizione precedentemente menzionate
(a) (b)
Figura 2. Valutazione del rischio cancerogeno (a) e/o non-cancerogeno (b) per inalazione, ingestione ed assorbimento dermico in bambini e adulti in Val d’Agri.
I risultati hanno evidenziato che Cromo (VI) rappresenta il rischio cancerogeno più elevato sia per bambini che per adulti. Il rischio cumulativo rappresentato dai composti cancerogeni, per bambini e adulti, indica che occorre prestare attenzione agli effetti cancerogeni sulla salute. Il Nichel rappresenta il più alto rischio non cancerogeno per i bambini per via inalatoria. Il rischio non cancerogeno cumulativo ha mostrato un valore superiore ad 1 evidenziando che Cd, Cr (VI), Cu, Mn, Ni, Pb e Zn possono causare effetti cumulativi non-cancerogeni sulla salute dei bambini dovuti all'esposizione per inalazione.
Per informazioni
Rosa Caggiano, CNR-IMAA, Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.
Approfondimenti
Caggiano, R., Sabia, S., & Speranza, A. (2019). Trace elements and human health risks assessment of finer aerosol atmospheric particles (PM 1). Environmental Science and Pollution Research,26(36), 36423-36433.
Webinar “L’infrastruttura di ricerca ICOS: un’opportunità per il territorio regionale” – 20 novembre 2020
ICOS-RI (Integrated Carbon Observation System - Research Infrastructure) è un’infrastruttura di ricerca paneuropea che fornisce dati scientifici armonizzati e di alta precisione relativi al ciclo del carbonio ed alle concentrazioni di gas a effetto serra, funzionali a studi finalizzati a comprendere i cambiamenti climatici e a mitigarne gli impatti nonché a definire lo stato di qualità dell’ambiente, anche a scala locale.
L’Istituto di Metodologie per l’Analisi Ambientale del Consiglio Nazionale delle Ricerche, in virtù di un finanziamento erogato dal già Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca (MIUR), installerà, a partire dal 2021, un sito dell’infrastruttura ICOS-RI presso l’area industriale di Tito (PZ).
L’allestimento di tale sito prevede la realizzazione di una torre atmosferica in acciaio di altezza complessiva di 104 m e di una sala di acquisizione dati in cui verrà allocata tutta la strumentazione necessaria ad analizzare i campioni di aria prelevati attraverso le diverse linee di campionamento installate lungo la dorsale della torre.
L’obiettivo del webinar è stato quello di illustrare il progetto nelle sue peculiarità sia scientifiche che tecniche, favorendo un dibattito proficuo tra i diversi portatori di interesse volto a cogliere le reali opportunità che una siffatta infrastruttura di ricerca genererà per l’intero territorio della regione Basilicata.
Per informazioni
Lucia Mona, CNR-IMA, Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.
Vedi anche: http://www.imaa.cnr.it/
Notte Europea dei Ricercatro: “SuperScienceMe – Research is your R-Evolution”
Anche quest’anno l’IMAA-CNR ha partecipato alla Notte Europea dei Ricercatori con il progetto “SuperScienceMe – Research is your R-Evolution”, che vede come capofila l’Università della Calabria e prestigiosi partner: Istituti del CNR – tra cui l’IMAA-CNR – l’Università Magna Graecia, l’Università Mediterranea, Regione Calabria e l’Università della Basilicata.
L’iniziativa - promossa dalla Commissione Europea (European Researchers’NIGHT - H2020-MSCA-NIGHT-2020) - ha l’obiettivo di sensibilizzare il grande pubblico, a partire dai più giovani, sull’importanza che i risultati delle ricerche hanno nella risoluzione dei problemi e creare occasioni di incontro tra ricercatori e cittadini per diffondere la cultura scientifica.
Tra le innumerevoli iniziative previste dal progetto (si veda: www.superscienceme.it), l’IMAA ha voluto rivolgere una particolare attenzione alle attività dedicate alle scuole. Infatti, la mattina del 27 novembre si sono svolti online una serie di seminari divulgativi rivolti a studenti delle scuole superiori di secondo grado.
La mattinata dedicata alle scuole si è conclusa con il Workshop “L’esperienza dell’Alternanza Scuola Lavoro (PCTO – Percorsi per le Competenze Trasversali e per l’Orientamenti) nei settori della ricerca e dell’innovazione”. Si è partiti parlando dei progetti di Alternanza Scuola e Lavoro realizzati sia da aziende che dal CNR-IMAA per raccontare e parlare dell’esperienza fatta, dei risultati ottenuti, delle ricadute territoriali, mettendo insieme i punti di vista di impresa, ente di ricerca, scuola e soprattutto degli studenti. Al Workshop hanno partecipato Domenico Gravante (Dirigente Scolastico I.I.S. “Einstein – De Lorenzo” di Potenza), Vincenzo Lapenna (Direttore dell’IMAA-CNR), Giuseppina Anna Laurino (Assessore Comune di Tito) e alcune imprese del territorio (HITACHI RAIL STS S.P.A - STM Industriale S.r.l - OMNIAWORK S.R.L.). Presentazione e moderazione a cura di Licia Fanti (CNR-IMAA).
Per informazioni
Licia Fanti, CNR-IMAA, Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.
Approfondimenti
https://www.superscienceme.it/
