Il Progetto PON I-AMICA, conclusosi ufficialmente a fine Luglio 2015, con i suoi 4 Obiettivi Realizzativi (OR) ha promosso il potenziamento delle attività osservative marino-costiere, agro-forestali e atmosferiche, dei sistemi di calcolo parallelo, la messa a punto di modelli previsionali e di analisi di qualità dell’aria, oltre ai processi di trasferimento tecnologico che hanno favorito lo sviluppo e l’integrazione di attività produttive. Si è così realizzato un sistema osservativo, integrato in programmi internazionali, in grado di raccogliere informazioni su ambiente e clima già messe a disposizione anche di stakeholder a livello locale, regionale, nazionale ed internazionale. La promozione ed il sostegno a realtà imprenditoriali del territorio è avvenuta grazie alla collaborazione tra pubblico e privato che ha permesso lo sviluppo di sensoristica ambientale innovativa.

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OR1  Strutture osservative per il monitoraggio climatico-ambientale

 I-AMICA ha realizzato e potenziato: undici infrastrutture per il monitoraggio in continuo dell’atmosfera, del clima e dei sistemi agricolo forestali, che risultano attive ed operative; due sistemi mobili di monitoraggio; una piattaforma distribuita per il calcolo parallelo secondo il modello inter-cloud per l’elaborazione, la fusione e l’interpretazione di dati e immagini ottenute da sensori su satellite per lo studio delle interazioni biosfera/idrosfera, delle deformazioni del suolo e delle correnti marine.

Il sistema informativo Geonetwork (http://sharegeonetwork.i-amica.it) con piattaforme web georeferenziate, permette di archiviare le informazioni, i dati e le immagini acquisite in ambito I-AMICA e renderle fruibili dagli utilizzatori.
I 144 programmi di misura avviati forniscono osservazioni in continuo in diversi punti delle Regioni Convergenza relative a:

• Principali gas a effetto serra (CO₂, CH₄, H₂O) utilizzando la tecnica avanzata della spettroscopia cavity ring down – si tratta delle prime misure nell’Italia meridionale,
• Gas reattivi (O₃, CO, NOx, VOC, SO₂), che hanno un ruolo fondamentale sul clima e sulla chimica atmosferica, poiché ne controllano la capacità ossidante e influenzano la formazione di aerosol.
• Proprietà chimiche, fisiche e ottiche degli aerosol (massa, numero, distribuzione dimensionale, coefficiente di assorbimento e scattering, composizione chimica), che hanno effetti su clima, salute umana, visibilità, ecosistemi e qualità dell’aria.
• Distribuzione verticale (profiling) degli aerosol e delle loro proprietà ottiche e microfisiche, delle loro tipologie (es. polveri desertiche, spray marino, fumo da incendi, inquinamento, …).
• Rete avanzata di telerilevamento da terra per identificare la presenza e la concentrazione in quota dell’aerosol atmosferico mediante profili verticali;.
• Quantificazione dei budget di carbonio e vapor d’acqua scambiati tra atmosfera ed ecosistemi terrestri in ambito agricolo e forestale e lo studio della risposta fisiologica in funzione delle variabili climatiche ed antropiche.
• Valutazione del contributo della vegetazione alla formazione e rimozione di inquinanti in aree altamente urbanizzate, a forte densità abitativa.
• Monitoraggio dei principali parametri idrologici (deflusso, trasporto) e di chimica delle acque in un bacino montano.

I “supersiti” I-AMICA rappresentano un importante strumento anche a sussidio delle attività di early-warning per il monitoraggio e l’individuazione di episodi di trasporto in atmosfera di inquinanti, anche di origine naturale,  in accordo con il DM 60 4/2/2002 e la Direttiva sulla  Qualità dell’Aria dell’Agenzia Europea dell’Ambiente (2012).

OR2  Innovazione, sviluppo tecnologico, trasferimento industriale

Azioni di innovazione e sviluppo  tecnologico presso i laboratori CNR:

• Sistema in fibra ottica per il monitoraggio di liquidi, per il controllo dello stato di salute di bacini idrici, corsi fluviali o acque marine. per la sorveglianza in tempo reale della qualità delle acque negli acquedotti: una applicazione utile anche per PON Smart City.
• Misure d’interesse ambientale, per il monitoraggio di processi idrogeologici.
• Realizzazione di un prototipo di sensore distribuito in fibra ottica per la misura di temperatura e/o deformazioni lungo distanze di chilometri e con risoluzione spaziale al metro.
• Messa a punto di metodologie di sensing elettromagnetico, con sviluppo  e integrazione di un’interfaccia grafica, di algoritmi di tomografia radar per l’elaborazione di dati georadar, in grado di fornire immagini ad alta risoluzione in 2D-3D, più facilmente interpretabili.
• Prototipizzazione rapida di sensori ottici integrati e microfluidici.
• Sviluppo di metodologie per il monitoraggio della vegetazione basata su analisi spettroscopiche.
• Sviluppo di sensoristica per la misura dell’intromissione del cuneo salino nelle aree costiere presso la foce del fiume Volturno, per lo studio della desertificazione costiera e a supporto di attività agricole e agrotecniche.
• Realizzazione della sonda multi-parametrica ed interfaccia software (Android, iOS Apple) per il monitoraggio in near-real-time della salinità e temperatura della falda idrica.
• Realizzazione di un sensore multiplo per la misura della velocità delle onde sismiche e resistività elettrica del sottosuolo, per definire la geometria di un acquifero differenziandone le proprietà in termini di salinità.

I-AMICA ha supportato l’integrazione ed il potenziamento di azioni e strutture  per lo sviluppo di strumentazione  e servizi per il monitoraggio ambientale, attraverso attività che hanno promosso trasferimento tecnologico e sviluppo industriale,    grazie alla collaborazione tra pubblico e privato.

Sono stati sviluppati prototipi di sistemi per misure di particolato atmosferico presente su un percorso ottico orizzontale o sulla verticale con sistemi lidar portatili e a fasci contropropaganti. I sistemi innovativi Polaris, Colibrì, …  forniscono informazioni sulle proprietà del particolato e sono stati realizzati da ALA srl, Advanced Lidar Application; saranno esposti durante l’EXPO2015 di Milano.

E’ stato sviluppato un prototipo per il monitoraggio indoor / outdoor della qualità dell’aria in ambienti museali. Messo a punto da FAI Instruments srl,  esso è attivo presso il museo di Capodimonte e permette di monitorare la concentrazione di CO₂, O₃, black carbon, PM1, PM2.5 e PM10, distribuzione dimensionale del particolato, parametri meteo e illuminamento.

OR3  Rete osservativa climatico-ambientale satellite di infrastrutture Internazionali

E’ stato creato un nodo infrastrutturale nelle Regioni della Convergenza nel campo delle osservazioni climatico-ambientali di livello europeo/internazionale, attraverso il potenziamento infrastrutturale e la messa in rete ed il collegamento ai principali progetti infrastrutturali Europei del settore e ai principali programmi internazionali. Le ricadute di questa attività sono legate essenzialmente all’internazionalizzazione del sistema di ricerca nelle regioni della Convergenza in campo climatico-ambientale.

In particolare questa attività ha fondato le basi per favorire:

(i) elevati standard di funzionamento dell’infrastruttura  I-AMICA;

(ii) accesso a informazioni di elevata qualità e a servizi, sia per la comunità scientifica che per altri utenti (PA, PMI, …);

(iii) opportunità per world-class research e collaborazioni internazionali per la comunità scientifica;

(iv) la possibilità di formazione di nuovi utenti a livello internazionale;

(v) il miglioramento della competitività delle PMI nel campo dello sviluppo di nuove tecnologie a livello europeo ed internazionale.

A livello europeo, grazie all’adeguamento agli standard definiti nell’ambito della rete EARLINET (European Aerosol Research Lidar NETwork) i siti di profiling di I-AMICA divengono parte della rete stessa, costituendone un importante riferimento nel bacino del Mediterraneo. La messa in rete di queste stazioni osservative climatico-ambientali avviene grazie alla implementazione di un sistema automatico di analisi dati che genera sia prodotti lidar intermedi ad elevata risoluzione spaziale e temporale, sia prodotti di livello più avanzato, a più bassa risoluzione, pronti per essere integrati nel database di EARLINET e, insieme alle stazioni in situ, nella infrastruttura di ricerca europea ACTRIS (Aerosol, Clouds and Trace gases Research InfraStructure). Queste attività sono di utilità anche nell’ambito dei altri programmi internazionali, quali UNEP MAP (Mediterranean Action Plan)  e GEO (Group on Earth Observations).

A scala globale, è stata realizzata la messa in rete delle stazioni in‐situ e profiling I‐AMICA nei programmi e progetti internazionali: GAW-WMO (Global Atmosphere Watch—World Meteorological Organization) – per le concentrazioni di gas reattivi e gas serra e dei dati  inerenti le proprietà fisiche-chimiche-ottiche degli aerosol; GMOS (Global Mercury Observation System) – monitoraggio del mercurio in atmosfera.

OR4  Applicazioni tecnologiche e servizi al territorio

• Messo a punto un sistema di previsioni di qualità dell’aria sulle Regioni di Convergenza, con attenzione su sorgenti naturali: sabbia del Sahara, spray marino, emissioni da incendi forestali ed eruzioni vulcaniche. Disponibile sul Web in tempo reale.
• Sviluppato uno strumento di analisi delle possibili sorgenti di inquinanti presenti su siti osservativi .
• Sviluppata una climatologia del vento superficiale utilizzando osservazioni da satellite e da siti osservativi nelle Regioni di Convergenza.
• Studiate le variazioni della attività vegetativa su scala decennale per le regioni climatiche: Mediterranea sub-oceanica, sub-continen-tale, sub-tropicale e montana.
• Valutato il contenuto d’acqua dei suoli su larga scala e la elevata sensibilità agli inquinanti  ambientali grazie alla realizzazione di sensori ottici microfluidici ed in fibra ottica.
• Sviluppata una metodologia per il monitoraggio della presenza e diffusione di fluidi inquinanti basata sull’uso del georadar ed una strategia per valutare lo stress idrico nelle piante.
• Supporto per l’istituzione di un DOP per le aziende casearie bufaline di Castel Volturno grazie alla messa a punto di sistemi di monitoraggio della qualità del suolo e della falda acquifera, della intromissione del cuneo salino nell’area costiera.
• Il sito di monitoraggio nel Parco di Capodimonte (Napoli) è il primo esempio europeo di parco urbano dove si è in grado di stimare il contributo della vegetazione allo stoccaggio del carbonio, alle emissioni di composti organici volatili biogenici (BVOC) ed alla rimozione degli inquinanti.
• Messo a punto un Protocollo per il monitoraggio integrato dell’ambiente marino-costiero che utilizza nuove metodiche di indagine multidisciplinare, quali i bio-indicatori.
• Il database geo-riferito “I_AMICA_db” contiene tutti i dati ambientali stagionali (colonna d’acqua e sedimento) acquisiti nel corso del triennio 2012-2014 durante le campagne oceanografiche, le mappe dei parametri biogeofisici sia per il comparto terrestre sia per quello marino e della velocità superficiale della superficie marina alla foce del fiume Volturno ottenute da dati SAR.
• Caratterizzati i composti emessi durante le varie fasi di un incendio e la loro diffusione in atmosfera.
• SPECIFIND: Realizzato un tool informatico a supporto nella scelta delle specie arboree da impiantare al fine di migliorare la qualità dell’aria.