Rischi derivanti da eruzioni vulcaniche e tempeste di sabbia nel settore dell'aviazione: un sistema di preallarme rapido con la rete EARLINET
Le eruzioni vulcaniche e le tempeste di sabbia influenzano le attività umane e soprattutto rappresentano un pericolo per i trasporti, come quella del 2010, quando il vulcano islandese Eyjafjallajokulll ha messo in ginocchio per settimane l’intero settore del trasporto aereo. Per questo motivo, è necessario uno studio capillare per sviluppare prodotti ad-hoc per mitigare gli effetti di possibili intrusioni di sabbia o ceneri vulcaniche nello spazio aereo europeo. Un sistema che sia in grado di rivelare presenza di ceneri o sabbia in quota con conseguente sistema di allarme è basilare nell’implementare una procedura operativa per il monitoraggio e protezione da questi eventi. A livello storico, i lidar non sono stati mai impiegati in modo operazionale a causa della non disponibilità di misure di qualità in tempo reale. Per questo motivo l’informazione è incompleta visto che manca il dettaglio verticale della misura, fondamentale per applicare eventuali strategie di mitigazione per l’aviazione come i succitati eventi estremi che possono pregiudicare la sicurezza dei voli.
Le osservazioni della rete lidar Europea EARLINET sono in grado di rispondere a questa necessità grazie allo sviluppo di nuovi prodotti specifici. Usando la lunghezza d’onda nel verde (532nm), attraverso una procedura che prevede due step, viene calcolato come prima cosa iterativamente il coefficiente di retrodiffusione del particolato atmosferico e poi il corrispettivo rapporto di depolarizzazione. Da queste prime misure è possibile ottenere il coefficiente di retrodiffusione degli aerosol con diametro maggiore attraverso la metodologia POLIPHON (Polarization-Lidar Photometer Networking). In secondo luogo, applicando dei valori soglia precedentemente definiti è possibile stabilire se il particolato atmosferico rappresenta un pericolo per l’aviazione.
La (Fig. 1) mostra il diagramma di flusso dell’algoritmo che invia tre differenti livelli di allarme, come prescritto dalla International Civil Aviation Organization (ICAO, 2014) e riferito come concentrazione di massa del particolato. Gli aerei sono in grado di volare sotto una soglia di 0.2 mg/m3 mentre quando la concentrazione supera 2 mg/m3 e 4 mg/m3 (dipendente dal tipo di aereo) il volo è vietato.
La metodologia, come caso di studio, è stata applicata durante un’incursione di sabbia nello spazio aereo di Creta il 21-22 Maggio 2018 (Fig. 2). Forti venti Khamsin a terra e nella colonna atmosferica in Libia hanno sollevato imponenti nubi di sabbia che sono state trasportate fino ad Heraklion, con conseguente chiusura dell’aeroporto a causa di concentrazioni di oltre 6 mg/m3 il 22 Maggio. La figura 2 mostra i risultati ottenuti attraverso la metodologia con un’allerta presente per l’aviazione (livello:basso) che indica la presenza di sabbia del deserto a circa 4 Km.
(fig.1)
(fig.2)
Figure 2: EARLINET observations at Finokalia on 21 March 2018: (a) the coarse particle backscatter coefficient at 532 nm, (b) the particle depolarization ratio at 532 nm, (c) the cloud screening output, and (d) the alert for aviation.
Per informazioni
Papagiannopoulos Nikolaos, CNR-IMAA, Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.
Approfondimenti
Papagiannopoulos, N., D'Amico, G., Gialitaki, A., Ajtai, N., Alados-Arboledas, L., Amodeo, A., Amiridis, V., Baars, H., Balis, D., Binietoglou, I., Comerón, A., Dionisi, D., Falconieri, A., Fréville, P., Kampouri, A., Mattis, I., Mijić, Z., Molero, F., Papayannis, A., Pappalardo, G., Rodríguez-Gómez, A., Solomos, S., and Mona, L.: An EARLINET early warning system for atmospheric aerosol aviation hazards, Atmos. Chem. Phys., 20, 10775–10789, https://doi.org/10.5194/acp-20-10775-2020, 2020.
Sito web
https://acp.copernicus.org/articles/20/10775/2020/acp-20-10775-2020.html
Indagini geologiche e geofisiche per la valutazione della risposta sismica locale in ambienti vulcanici esplosivi: il caso del Maar di Stracciacappa (Distretto Vulcanico Sabatini, Italia centrale).
Al giorno d'oggi, le politiche indirizzate alla prevenzione e mitigazione del rischio sismico necessitano di una metodologia consolidata finalizzata alla valutazione della risposta sismica locale in ambienti vulcanici esplosivi. La ricostruzione del modello del sottosuolo fornisce uno strumento fondamentale per comprendere come la geometria e l'assetto delle unità geologiche affioranti e sepolte abbiano influenza sulla propagazione delle onde sismiche. A tal proposito, presentiamo un approccio multidisciplinare nell'area test del Maar di Stracciacappa (Distretto Vulcanico Sabatini, Italia centrale), con l'obiettivo di ricostruirne l'assetto litologico-stratigrafico del sottosuolo e di discutere come le eterogeneità del sottosuolo controllano la risposta sismica locale in tali ambienti vulcanici (Fig. 1).
Fig. 1 – Mappa geologica del Maar di Stracciacappa (Distretto Vulcanico Sabatini, Italia centrale), con indicazione delle indagini geofisiche.
Le caratteristiche eterogenee del Maar di Stracciacappa (stratificazione, assetto strutturale, litotipi e variazione di spessore delle unità deposizionali) ne fanno un’area test ideale per la comprensione dei meccanismi e dei processi che portano a modificazioni di ampiezza-frequenza-durata delle onde sismiche generate in ambienti vulcanici.
La sua successione piroclastica registra fasi eruttive freatomagmatiche terminate circa 0,09 Ma fa. Il suo attuale cratere ha un diametro di circa 1 km, una profondità di circa 30-40 m ed è, attualmente, riempito da un’alternanza di sedimenti detritici lacustri ed epiclastici.
Il modello del sottosuolo è stato ricostruito integrando dati di tipo geologico (rilevamento geologico e studio della stratigrafia attraverso un pozzo di carotaggio continuo di 45 m di profondità), geofisico (Tomografie di Resistività Elettrica, misurazioni del rumore a stazione singola e array sismici passivi 2D) e geotecnico (prove di taglio semplici eseguite su campioni indisturbati). In particolare, la Tomografia Elettrica di Resistività è stata realizzata per vincolare la geometria del maar, mentre le misure di rumore sono state raccolte per ottenere informazioni sulle eterogeneità locali ed individuare le area che potrebbero mostrare effetti di amplificazione delle onde sismiche. Infine, gli array sismici passivi 2D sono stati eseguiti per verificare i profili di velocità delle onde S (Vs) per la caratterizzazione meccanica dei terreni presenti (Fig. 2).
Fig. 2 – Modello geologico schematico del Maar di Stracciacappa ricostruito sulla base dell’integrazione dei dati geologici e geofisici.
Questi risultati costituiscono un punto di partenza per individuare delle linee guida nella valutazione della risposta sismica locale in ambienti vulcanici simili e in ambienti altamente urbanizzati.
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Jessica Bellanova, CNR-IMAA, Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.
Approfondimenti
Moscatelli M., Vignaroli G., Pagliaroli A., Razzano R., Avalle A., Gaudiosi I., Giallini S., Mancini M., Simionato M., Sirianni P., Sottili G., Bellanova J., Calamita G., Perrone A., Piscitelli S. and Lanzo G., (2021). Physical stratigraphy and geotechnical properties controlling the local seismic response in explosive volcanic settings: the Stracciacappa maar (central Italy). Bull Eng Geol Environ 80, 179–199, https://doi.org/10.1007/s10064-020-01925-5.
Variazione diurna delle precipitazioni estive dovuta al particolato atmosferico: evidenze sperimentali nell’area metropolitana di Pechino
In un recente studio, pubblicato su Enviornmental Research Letter, un gruppo di ricercatori cinesi guidati dal Dr. Zuofang Zheng, afferenti all’Istituto di Meteorologia Urbana di Pechino e alla Scuola di Fisica atmosferica di Nanjing in collaborazione con un ricercatore dell’Imaa-CNR hanno quantificato come il particolato atmosferico influisca sulle precipitazioni estive. Lo studio è particolarmente rilevante per parametrizzare correttamente sia nubi che precipitazioni nei modelli atmosferici e climatici. I risultati ottenuti dalle misure dalla torre meteorologica di Pechino che ha un’altezza di 325 m hanno evidenziato che durante i giorni con inquinamento più elevato (alte concentrazioni di particolato atmosferico con diametro inferiore a 2.5 micron) sia la frequenza che durata delle precipitazioni sono ridotte del 25% e 14% rispetto ai giorni poco inquinati. D’altro canto, invece, non sono state riscontrate differenze significative per quanto riguarda l’accumulo giornaliero di pioggia tra giorni con alte concentrazioni di inquinamento e i giorni non inquinati. Gli effetti del particolato invece si fanno sentire nell’aumentare l’intensità delle precipitazioni. Una spiegazione plausibile di questo effetto risiede nel fatto che una più alta concentrazione di aerosol presenti in atmosfera riesce a far condensare un maggior numero di molecole di vapore d’acqua aumentando così il numero di gocce che si trasformano in pioggia. L’intensità nei giorni inquinati è più alta infatti del 13.5% rispetto ai giorni senza inquinamento. Un ultimo non trascurabile effetto riscontrato è che le precipitazioni estive, dovute ad attività convettiva a cause del forte irraggiamento solare, accadono un media 1-2 ore in anticipo quando l’inquinamento è alto rispetto agli altri giorni. È possibile speculare in questo caso che le alte concentrazioni di aerosol in atmosfera, grazie alla loro presenza, riescono ad accelerare il processo convettivo riuscendo a condensare più rapidamente il vapor acqueo emesso dal suolo per evo traspirazione. Naturalmente bisogna anche tener conto di tutti gli altri processi che possono facilitare la condensazione come l’effetto isola di calore e la circolazione rilevi-pianura, particolarmente di rilievo nell’agglomerato urbano di Pechino.
Fig 1. Effetti dell’inquinamento sulìi vari regimi di brezza e convezione. Il particolato amplifica l’effetto dell’isola di calore notturno (UHI) mentre indebolisce le varie brezze montane e delle valli durante l’insolazione.
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Simone Lolli, CNR-IMAA, Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.
Approfondimenti
Zuofang Zheng1, Chun Zhao3, Simone Lolli4, Xiaodong Wang3, Yaoting Wang1, Xiaoyan Ma2, Qingchun Li1 and Yuanjian Yang2,5, , Diurnal variation of summer precipitation modulated by air pollution: observational evidences in the beijing metropolitan area
Influenza delle proprietà chimico fisiche del suolo sulla crescita, la resa e la qualità dello zafferano (Crocus sativus L.)
Un gruppo di ricerca della Scuola di Scienze Agrarie, Forestali, Alimentari ed Ambientali dell’Università della Basilicata in collaborazione con i ricercatori del laboratorio biochimico dell’Istituto di Metodologie per l’Analisi Ambientale del CNR ha condotto ricerche sull’influenza delle proprietà chimico fisiche del suolo sulla crescita, sulla resa e sulla qualità dello zafferano
Le proprietà fisiche e chimiche del suolo giocano un ruolo centrale nella crescita delle piante, influenzando la disponibilidi aria, sostanze nutritive e acqua. Lo scopo di questo studio, relativo a due anni di sperimentazione, è stato quello di valutare l'effetto della tessitura del suolo e delle proprietà chimiche (pH, conducibilità elettrica, carbonio organico, sostanza organica) sulla crescita, la resa e la qualità dello zafferano (Crocus sativus L.). I cormi sono stati piantati in vasi riempiti con terreno a sette diverse tessiture ottenute mescolando una quantità crescente di sabbia su un terreno argilloso ed un terreno franco-argilloso. In dettaglio, S1: 100% terreno argilloso, S2: 100% terreno franco-argilloso, S3: S1 + 33% sabbia, S4: S2 + 33% sabbia, S5: S1 + 66% sabbia, S6: S2 + 66% sabbia e S7: 100% sabbia Fig. 1. Per questo studio è stato utilizzato e replicato tre volte un disegno sperimentale a blocchi randomizzati composti da sette vasi con i diversi tipi di suolo (S1, S2, S3, S4, S5, S6 e S7). I risultati hanno mostrato che il valore più elevato del numero di fiori (320,3 n m−2) (Figg 2 3), della resa dello stigma (2,0 g m−2), della produzione di cormi figli (7,9 kg m−2), e del diametro orizzontale degli stessi (3,1 cm) sono stati ottenuti dai terreni S3 e S4. Questi erano caratterizzati da una tessitura di medio impasto franco sabbiosa, poco calcarea, con un valore di pH subalcalino e neutro, bassa conducibilità elettrica, un contenuto di sostanza organica compresa tra 5,46 e 8,67 g kg m−1e un contenuto calcareo tra 21,25 e 26,25 g kg m−2. Le analisi qualitative (potere colorante, potere amaricante e potere odoroso), effettuate presso il laboratorio di biochimica dell’IMAA-CNR seguendo le procedure riportate nella Normativa ISO 3632, hanno mostrato che tutti i campioni di spezie analizzate sono risultate appartenere alla prima categoria qualitativa. Tuttavia le spezie ottenute dai terreni S1, S3 e S2 hanno registrato il valore più alto nel potere colorante. I valori più elevati nel potere amaricante e odoroso sono stati ottenuti dallo zafferano coltivato nel suolo S3. Attraverso l’analisi multivariata PCA (analisi delle componenti principale), sono state trovate correlazioni positive sia tra il colore e il contenuto di argilla e il contenuto di sostanza organica sia tra l’aroma e il contenuto totale di carbonato di calcio (Fig 4). Quindi, sebbene lo zafferano si adatti ad una vasta gamma di condizioni pedologiche, alcuni terreni con caratteristiche specifiche risultano più idonei rispetto ad altri. In conclusione, la valutazione delle condizioni del suolo è particolarmente importante per ottenere le migliori produzioni dello zafferano in termini di resa degli stigmi e dei cormi figli così come delle caratteristiche qualitative della spezia.
Fig.1 Tipologia dei suoli sperimentali nel Triangolo della tessitura definita in base all’analisi granulometrica
Fig.2 Le prove sono state condotte in vaso con altezza di 40 cm e capacità volumetrica di 55 L
Fig. 3 Periodo di fioritura nel 2017 (a) e 2018 (b) per i differenti tipi di suolo
Fig.4 biplot di correlazione tra le variabili mediante PCA: TL: calce totale; EC: conducibilità elettrica; OM: sostanza organica; DY: resa cormi figli; SY: resa dello stigma; DCN: numero cormi figli; DCW: peso cormi figli; DCD: diametro cormi figli; BDW: peso secco dei Bioresidui; LA: area fogliare.
Per informazioni
Nunzia Cicco,CNR-IMAA, Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.
Loriana Cardone, SAFE UNIBAS, Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.
Approfondimenti
Loriana Cardone , Donato Castronuovo, Michele Perniola, Laura Scrano, Nunzia Cicco, Vincenzo Candido (2020) The Influence of Soil Physical and Chemical Properties on Saffron (Crocus sativus L.) Growth, Yield and Quality. Agronomy, 10, 1154
Loriana Cardone , Donato Castronuovo, Michele Perniola, Nunzia Cicco, Vincenzo Candido (2020), Saffron (Crocus sativus L.), the king of spices: An overview. Scientia Horticolturae 272
Un approccio metodologico integrato per analizzare gli effetti del cambiamento climatico nel settore agroalimentare: il modulo TIMES-WEF per la rappresentazione dei flussi Acqua-Energia-Cibo
L'Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile dell’ONU identifica 17 obiettivi chiave (SDG) per il 2030 che evidenziano aspetti di fondamentale importanza per la collettività e mirano a incoraggiare uno sviluppo sociale ed economico equo nel rispetto dell’ambiente. L'impegno richiesto agli Stati Membri dell’Unione Europea per la promozione di un uso sostenibile delle risorse e la mitigazione degli impatti del cambiamento climatico è inoltre sottolineato dalle politiche europee per il clima e l'energia, che, con il lancio del recente Green Deal europeo per il 2050 si propongono di raggiungere la neutralità climatica nel 2050, promuovendo un'economia circolare e verde in tutti i settori produttivi. In tale contesto, la sfida della sostenibilità deve essere affrontata attraverso un approccio multisettoriale che permetta di valutare gli effetti a lungo termine degli scenari climatici e delle possibili politiche di intervento sulle diverse componenti, garantendo un soddisfacimento sostenibile della domanda di beni e servizi.
Tali principi sono alla base del “Nexus Thinking”, che individua come variabili chiave acqua, energia e cibo, e della metodologia sviluppata dal programma IEA-ETSAP dell’Agenzia Internazionale dell’Energia (https://iea-etsap.org/), per l’analisi dei sistemi energetici, utilizzata dalla Commissione Europea e dai decisori politici nazionali e locali per la valutazione strategica di politiche energetiche, climatiche ed ambientali.
A partire da essi, è stata sviluppata una piattaforma modellistica, il TIMES-WEF, basata sull'approccio Nexus e sul generatore di modelli IEA-TIMES (https://iea-etsap.org/index.php/etsap-tools/model-generators/times) per la rappresentazione del sistema agroalimentare in un'ottica di economia circolare, con l'obiettivo di mettere a punto uno strumento per la valutazione degli impatti del cambiamento climatico e degli effetti delle politiche comunitarie attraverso la metodica dell’analisi di scenario.
Nel modulo TIMES-WEF acqua ed energia rappresentano i principali parametri di input, mentre uso del suolo, produzione di risorse alimentari e di biomassa costituiscono i principali parametri di output (Figura 1).
Figura 1: Diagramma di flusso del TIMES-WEF
L’uso del suolo è rappresentato dall’area agricola disponibile in ettari (SAU) per le diverse tipologie colturali e per l’allevamento, nonché dall'area forestale (FA), rappresentativa degli ettari di superficie boschiva. L'orizzonte temporale analizzato va dal 2010 al 2050 ed è suddiviso in intervalli temporali di 5 anni, considerando il 2030 come anno di riferimento intermedio.
Tale struttura modellistica è stata specializzata in riferimento ai dati del sistema agroalimentare della Regione Basilicata che rappresenta un rilevante caso studio, tenendo conto che il 55% del territorio è a rischio di desertificazione e che il settore agricolo ha un ruolo cruciale nell'economia locale. Pertanto, per questa Regione è prioritario definire politiche volte ad aumentare la resilienza del territorio e individuare percorsi per la valorizzazione del settore agricolo e delle risorse locali.
La calibrazione della versione β del modello ai dati statistici del 2010 (FADN, RICA, ISTAT, Piano Energetico Ambientale Regionale - PIEAR e altre fonti locali) ha permesso di validare l’approccio modellistico e la sua consistenza metodologica, predisponendo una solida struttura di riferimento per l’analisi di scenario.
I risultati preliminari hanno evidenziato le differenze tra le varie attività agricole in termini di risorse di input e di output. I seminativi rappresentano la categoria con il maggior consumo di energia e con le maggiori emissioni di CO2eq rilasciate in atmosfera (44%), con una produzione di biomassa residuale di circa il 64%. La frutticoltura ha il peso maggiore sia nel consumo di acqua (37%) che nell’impiego di fertilizzanti (23%) seguita dalla policoltura relativamente al consumo di acqua (27%) e dalla viticoltura per l’utilizzo di fertilizzanti (21%) (Figura 2).
Figura 2: Consumo di risorse e produzione di emissioni di CO2eq delle attività agricole
La successiva analisi di scenario sarà volta ad individuare i percorsi di sviluppo sostenibile per il sistema agricolo regionale attraverso la valutazione dei mutamenti potenzialmente indotti dal cambiamento climatico (due scenari climatici IPCC, RCP 4.5 e RCP 8.5), dall’attuazione dell’EU Green Deal e dalla strategia “From Farm to Fork”, definendo la roadmap per il settore agricolo della Regione Basilicata.
Per informazioni
Maria Maddalena Tortorella, UNIBAS, Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.
Senatro Di Leo, CNR-IMAA, Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.
Carmelina Cosmi, CNR-IMAA, carmelQuesto indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.
Approfondimenti
Tortorella M.M., Di Leo S., Cosmi C., Fortes P., Viccaro M., Cozzi M., Pietrapertosa F., Salvia M., Romano S. A Methodological Integrated Approach to Analyse Climate Change Effects in Agri-Food Sector: The TIMES Water-Energy-Food Module Int. J. Environ. Res. Public Health 2020, 17(21), 7703; https://doi.org/10.3390/ijerph17217703
