L’Obiettivo Realizzativo 1 ha potenziato la rete osservativa climatico-ambientale nazionale, grazie all’adeguamento delle infrastrutture presenti nelle regioni della Convergenza.

Questo obiettivo ha riguardato l’adeguamento di infrastrutture osservative e di dotazioni tecnologiche per il monitoraggio climatico e ambientale promuovendo misure fisico-chimiche dell’atmosfera (in situ e profili verticali) e di parametri relativi agli ecosistemi agricoli e forestali, su diverse scale temporali e spaziali.

Una delle aree critiche del pianeta negli scenari dei futuri cambiamenti globali è la regione mediterranea nella quale, tuttavia, i dati ambientali, climatici e provenienti da ecosistemi ivi situati risultano limitati, anche da un punto di vista degli studi promossi con tecniche integrate. I-AMICA ha promosso il potenziamento di attività scientifiche osservative svolte in tali aree rendendo possibile la caratterizzazione e la variabilità di composti clima-alteranti o inquinanti che si originano innanzitutto dalle sorgenti naturali e antropiche. La sinergia con gli altri OR ed in particolare l’OR4 è stata utile nella messa a punto di sistemi integrati osservazioni-modelli dinamici al fine di individuare le aree sorgenti e tracciare i contributi all’inquinamento registrato nelle Regioni della Convergenza.

La rete Osservativa di Monitoraggio Integrato Climatico-Ambientale I-AMICA che caratterizza l’Infrastruttura, ha rafforzato sensibilmente il sistema Osservativo delle Regioni Convergenza. Ciò è stato possibile anche per l’elevata competenza scientifica e tecnica che il CNR ha messo in campo con il proprio personale tecnico e di ricerca che, unitamente al personale amministrativo coinvolto nel progetto, ha costituito un importante valore aggiunto per il PON.

 Ciò ha permesso di realizzare un nodo infrastrutturale nelle Regioni della Convergenza nel campo delle osservazioni climatico-ambientali di livello europeo/internazionale con 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.

I-AMICA ha potenziato i quattro nuovi Osservatori atmosferico-climatici  di Lecce, Lamezia Terme, Monte Curcio e Capo Granitola. I programmi di misura avviati nei quattro osservatori, che stanno ottenendo importanti risultati e ricadute, forniscono misure in continuo relative ai principali gas a effetto serra (CO₂, CH₄, H₂O) utilizzando la tecnica avanzata della spettroscopia cavity ring down (si è trattato delle prime misure nell’Italia meridionale); gas reattivi (O3, CO, NOx, VOC, SO₂), che hanno un ruolo fondamentale sul clima e sulla chimica atmosferica; 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. Esse sono visibili on line al sito www.i-amica.it.

I quattro Osservatori I‐AMICA sono divenuti nel 2015 Stazioni Regionali del Global Atmosphere Watch—World Meteorological Organization (GAW – WMO), (www.wmo.int/gaw/,   https://gawsis.meteoswiss.ch/GAWSIS//index.html#/) per quanto riguarda le concentrazioni di gas reattivi e gas serra e le osservazioni inerenti le proprietà fisiche-chimiche-ottiche degli aerosol. Queste stazioni sono le uniche per il territorio del sud Italia, poichè le altre stazioni regionali presenti provvedono misure di radiazione globale, non sempre aggiornate.

I-AMICA ha potenziato le stazioni profiling di Lecce, Napoli e Lamezia Terme. I programmi di misura avviati in queste stazioni forniscono misure relative alla distribuzione verticale (profiling) degli aerosol e delle loro proprietà ottiche e microfisiche, dando informazioni sulla loro tipologia (es. polveri desertiche, spray marino, fumo da incendi, inquinamento, …).

A livello internazionale le stazioni di profiling sono inserite nella rete GALION, GAW Aerosol Lidar Observation Network nell’ambito del programma GAW – WMO.

A livello europeo i siti di profiling di I-AMICA sono divenuti parte della rete EARLINET - European Aerosol Research Lidar NETwork, anche grazie all’adeguamento agli standard definiti nell’ambito del progetto europeo, costituendo 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.

 Nell’ambito di EARLINET le misure eseguite, anche dalle stazioni I-AMICA, contribuiscono all’omonimo database che costituisce la raccolta più rappresentativa di profili verticali dei parametri ottici aerosolici su scala Europea. Esso raccoglie i dati misurati da tutte le stazioni EARLINET a partire dal 2000.

I-AMICA ha potenziato gli osservatori agro-forestali del Bosco di Capodimonte (Na), di Eboli – Borgo Cioffi (Salerno), del Bacino del Bonis (Sila greca cosentina) e del Parco delle Murge (Puglia). Questo potenziamento ha permesso di realizzare stazioni in grado di quantificazione il budget di carbonio e vapor d’acqua scambiati tra atmosfera ed ecosistemi in ambito agricolo e forestale e studiare di conseguenza la risposta fisiologica in funzione delle variabili climatiche ed antropiche. Il super-sito realizzato nel Bosco di Capodimonte permette di valutare il contributo della vegetazione alla formazione e rimozione di inquinanti in un’area altamente urbanizzata ed a forte densità abitativa, come Napoli, costituendo un 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 e/o trasformazione degli inquinanti dovuti alla vegetazione.

In un progetto multi-disciplinare ed inter-disciplinare come I-AMICA, sono state studiate le variazioni della attività vegetativa su scala decennale per le regioni climatiche delle Regioni Convergenza definite: Mediterranea sub-oceanica, sub-continentale, sub-tropicale e montana.

E’ stato inoltre realizzato un tool informatico di strumenti decisionali, denominato SPECIFIND, in grado di supportare le amministrazioni centrali, regionali e locali nella scelta delle migliori specie arboree da impiantare in area urbana; esso tiene conto della fascia climatica della città indicata e dei benefits prioritariamente richiesti (es. assorbimento di C, allergenicità, assorbimento di inquinanti, emissione di VOC ecc.). Il tool è disponibile al sito www.i-amica.it, alla voce “Specifind”.

Nel sito web I-AMICA sono mostrate misure ed andamenti connessi con le attività osservative eseguite nei siti agro-forestali: queste informazioni sono disponibili anche per l’utilizzo diretto delle amministrazioni territoriali, in modo che gli stakeholders possano ottenere dati utili per la salvaguardia di ecosistemi delicati e preziosi, per la protezione di un territorio soggetto a notevoli cambiamenti ambientali e climatici e per la gestione di possibili eventi acuti. In questa ottica acquista rilevanza lo studio dei processi funzionali e delle interazioni con l’atmosfera di alcuni ecosistemi agro-forestali tra i più importanti ed estesi del nostro Paese, anche per poterne meglio definire le opzioni gestionali.

I-AMICA ha potenziato le attività osservative marino-costiere, in particolare in Campania, nell’area costiera e marina prospicente Castel Volturno. In quest’area, particolare rilievo ha assunto il monitoraggio dell’intromissione del cuneo salino nell’area costiera presso la foce del fiume Volturno. Questo monitoraggio è stato attivato grazie ad un sensore sperimentale sviluppato e realizzato nel corso del PON I-AMICA, ed in grado di fornire informazioni utili tra l’altro per  studi riguardanti la desertificazione costiera. Grazie alla messa a punto di questi sistemi di monitoraggio della qualità del suolo, della falda acquifera e della intromissione del cuneo salino in area costiera, è stato possibile avviare azioni che supportano l’istituzione di un marchio DOP (Denominazione di Origine Protetta) per le aziende casearie bufaline di Castel Volturno.

Durante il triennio 2012-2014, sono state eseguite 7 campagne marine di monitoraggio stagionale, per lo più eseguite con la nave oceanografica ASTREA (ISPRA – Ministero dell’Ambiente)  nel corso delle quali sono stati acquisiti dati ambientali (sedimentologici, geochimici, micropaleontologici, CTD) ora inseriti nel database georiferito “I_AMICA_db”.  Questo è stato possibile anche grazie alla messa a punto di un Protocollo per il monitoraggio integrato dell’ambiente marino-costiero che utilizza nuove metodiche di indagine multidisciplinare, quali, ad esempio, i bio-indicatori. La realizzazione finale del database georiferito “I_AMICA_db” è uno strumento di supporto all’azione degli enti territoriali nel campo della Gestione Integrata delle Zone Costiere (ICZM, Integrated Coastal Zone Management) per una conoscenza approfondita del territorio e per avviare eventuali processi della sua salvaguardia. Nel contesto delle attività marino-costiere si è realizzata l’analisi storica delle variazioni della linea di costa campana dal 1817 al 2012 (dati reperiti da: Cartografia IGM, Cartografia Regione Campania, immagini da satellite). Questo è un utile strumento di supporto per permettere una corretta pianificazione territoriale rivolta alla conservazione della naturalità ed allo sviluppo economico delle aree costiere.

I-AMICA ha potenziato la piattaforma Cloud computing, con azioni mirate per lo più nelle aree della Campania e della Calabria, ma con la ”nuvola” a supporto delle azioni del progetto.

Il potenziamento del Sistema Grid per High Performance Computing e Cloud ha permesso di adeguare la catena di elaborazione dei dati telerilevati, denominata SBAS (Small BAseline Subset), alla nuova architettura di calcolo multi-nodo e multi-core, potenziando il monitoraggio delle deformazioni superficiali nelle zone costiere (es. foce Volturno, Ischia, Campi Flegrei, …).

Sono state quindi potenziate le capacità di calcolo, archiviazione e distribuzione dei sistema di elaborazione CNR utilizzando anche le nuove tecnologie di cloud computing. Il risultato è un sistema che si basa sulla condivisione trasparente delle risorse, sia computazionali sia di storage, di installazioni Cloud situate in siti diversi. Un esempio del potenziamento Advanced P-SBAS Performance: CSK data è dato dal confronto tra Elapsed Time: ≈ 22 ore con 32 processori (sistema potenziato), rispetto al tempo impiegato con algoritmo non parallelo  e sistema monoprocessore (non potenziato) che era di 253 ore = 10,5 giorni.

 Al fine di consentire al sistema della ricerca nazionale di incrementare la propria attrattività, capacità e competitività a livello internazionale l’Obiettivo Realizzativo 1 del progetto I-AMICA ha realizzato concretamente un potenziamento della rete osservativa nazionale, grazie all’adeguamento e rafforzamento di infrastrutture presenti nelle regioni della Convergenza.