Expertise

Le competenze dell'Istituto di Scienze dell'Atmosfera e del Clima (ISAC) sono strutturate nelle seguenti otto attività di ricerca:
- Dinamica e variabilità del clima - processi, ricostruzioni, scenari e impatti (DIVAC)
- Studio e modellistica dei processi dinamici e turbolenti in atmosfera (MODAT)
- Fisica delle nubi e delle precipitazioni (CAPE)
- Sorgenti, trasformazione e deposizione di composti antropici e naturali ed interazioni qualità dell'aria-clima (STOPPER)
- Osservazioni e sviluppo tecnologico per lo studio di hot spot climatici, con attenzione a troposfera e stratosfera terrestre e atmosfere planetarie (HOT SPOT)
- Integrazione di osservazioni e modelli operativi per la valutazione dell'impatto dei costituenti atmosferici su ambiente, salute e clima (POEMHA)
- Osservazioni del mare da satellite e studio dell'ecosistema marino (GOS)
- Rischi naturali, ambientali e antropici del patrimonio culturale (RICH).

Dinamica e variabilità del clima - processi, ricostruzioni, scenari e impatti (DIVAC)
Studio dei processi di base della variabilità climatica, dei cambiamenti del ciclo idrologico e delle interazioni clima-biosfera. Studio delle interazioni clima-criosfera. Analisi e simulazione dei processi di trasporto di calore e umidità in atmosfera. Sviluppo e implementazione di modelli semplificati della variabilità climatica. Ricostruzioni climatiche su grigliati ad alta risoluzione e analisi di serie temporali della variabilità climatica. Analisi e simulazione degli estremi di temperatura e precipitazione. Sviluppo e implementazione del modello climatico globale EC-Earth. Sviluppo e implementazione di modelli climatici regionali non idrostatici (WRF). Modellistica degli aerosol atmosferici. Previsioni climatiche dalla scala multi-annuale alla scala multi-decadale. Sviluppo e implementazione di tecniche di downscaling climatico. Analisi e previsione degli impatti del cambiamento climatico sul ciclo dell'acqua, sui ghiacciai montani, sugli ecosistemi e sulla dinamica dei fuochi. Analisi dei cambiamenti climatici in regioni montane (Alpi, Appennini, Himalaya-Karakorum) e in Artico. Analisi dati paleoclimatici e modellistica del paleoclima recente e antico

Studio e modellistica dei processi dinamici e turbolenti in atmosfera (MODAT)
Le equazioni dinamiche e i modelli numerici sono strumenti essenziali nella ricerca atmosferica sia generale che applicata. Le competenze modellistiche acquisite nel corso degli anni, particolarmente con l'elaborazione di modelli originali, coprono vari aspetti dei processi atmosferici in una molteplicità di scale spazio-temporali. L'approccio modellistico e' in grado di supportare le attività osservative e sperimentali riguardanti la dinamica, la fisica, la composizione e la dispersione dell'atmosfera, e di fornire indicazioni per la regionalizzazione del clima. L'attivita' del progetto si prefigge di migliorare la comprensione dei fenomeni atmosferici, sviluppando strumenti di modellistica meteorologica e integrata di meteorologia-composizione e meteorologia-dispersione, in grado di simulare e prevedere con sempre maggiore accuratezza i processi dinamici e fisici che presiedono alla variabilità dell'atmosfera dalla scala planetaria a quella turbolenta, rispondendo alle richieste provenienti della società relativamente a problemi di pianificazione delle risorse energetiche, valutazione dei rischi e degli impatti dei fenomeni meteorologici e idrologici e della qualita' dell'aria.

Fisica delle nubi e delle precipitazioni (CAPE)
Il Gruppo di ricerca sulla Fisica delle Nubi e delle Precipitazioni (CAPE) si occupa della fisica dei processi in nube e di formazione della precipitazione, rispondendo alle sfide di ricerca nazionali e internazionali per la meteorologia e il clima. I ricercatori del Gruppo hanno una lunga esperienza nell'osservazione (radar, satellite e dal suolo) e nella modellistica dei sistemi precipitanti con una chiara nozione dell'importanza di una comune comprensione dei processi dinamici e microfisici che stanno alla base della fisica delle nubi. Gli argomenti di ricerca riguardano l'avanzamento della conoscenza della fisica della composizione delle nubi con applicazioni alla previsione del tempo, all'evoluzione del clima, alla protezione civile, alla produzione di energia da fonti alternative solari ed eoliche e alle atmosfere planetarie. Il Gruppo ha una dimensione internazionale nell'ambito dei progetti dell'Organizzazione Meteorologica Mondiale (WMO), soprattutto il Global Energy and Water Exchanges Project (GEWEX), collabora con agenzie spaziali e organizzazioni europee e internazionali (CONAE, ESA, EUMETSAT, JAXA, NASA, NOAA) e Università e Centri di Ricerca (es. ECMWF e NCAR).

Sorgenti, trasformazione e deposizione di composti antropici e naturali ed interazioni qualità dell'aria-clima (STOPPER)
La ricerca si ascrive nel tema generale dei cambiamenti globali e del loro impatto sulla qualità dell'aria e sul sistema climatico, studiando i processi emissivi, di trasformazione e deposizione di sostanze in tracce derivanti dai cicli biogeochimici degli oceani o degli ecosistemi terrestri, oltre che dalle attività umane. Competenze a livello di:
-Processi di nucleazione, interazione micrometeorologia e trasformazioni gas-particelle -Metodologie avanzate di "source apportionment" per caratterizzare sorgenti di particolato in aree inquinate e in aree suburbane/background -Sorgenti primarie e secondarie di aerosol organici naturali e antropogenici -Processi chimico-fisici eterogenei, igroscopicita', trasformazioni ossidative: impatto sui cambiamenti climatici e sulla qualità dell'aria -Valutazione del legame tra proprietà chimiche e tossicologiche dell'aerosol -Composizione chimica organica dell'aerosol e assorbimento della radiazione solare -Supporto alle politiche di controllo integrato cambiamenti climatici - qualità dell'aria -Interazione aerosol-nubi: studio delle proprietà' di nuclei di condensazione (CCN) e nuclei ghiacciamento (IN) -Processi di emissione, trasformazione, trasporto e deposizione di aerosol biogenici :Interazione con cicli biogeochimici e chimica dell'atmosfera -Caratterizzazione degli scambi superficie-atmosfera di energia, H2O, particolato e gas clima-alteranti. -Abbattimento di inquinanti atmosferici mediante degradazione fotocatalitica assistita da materiali nanocompositi.

Osservazioni e sviluppo tecnologico per lo studio di hot spot climatici, con attenzione a troposfera e stratosfera terrestre e atmosfere planetarie (HOT SPOT)
Studio della variabilità dei composti climalteranti e dei processi radiativi ed atmosferici utili a definire il sistema climatico attuale e prevedere scenari futuri nelle aree Hot-Spot altamente rappresentative delle condizioni di fondo dell'atmosfera come: regioni polari (Artide e Antartide), aree marine e montane remote (Alpi ed Appennini, Himalaya e Karakorum, bacino del Mediterraneo) e aree tropicali monsoniche. Caratterizzazione della composizione e variabilità della Stratosfera, degli scambi con la Troposfera, dell' impatto dei monsoni. Partecipazione ai programmi di ricerca internazionali, nazionali e regionali avviati e a nuovi progetti. Partecipazione a campagne di misura in ambito internazionale. a bandi. Mantenimento e potenziamento delle Infrastrutture di Ricerca di rilievo internazionale e nazionale. Realizzazione del nuovo Osservatorio Lidar a Dome Concordia. Sviluppo di tecnologie innovative e strumentazione avanzata per misure ambientali che rappresentano un "core business" dell'attività di ricerca del Progetto. Aggiornamento di data-base internazionali con l'invio di dati ed informazioni raccolte dai diversi Progetti. Attività di divulgazione scientifica.

Integrazione di osservazioni e modelli operativi per la valutazione dell'impatto dei costituenti atmosferici su ambiente, salute e clima (POEMHA)
Studio dell'interazione tra micrometeorologia, meteorologia e costituenti atmosferici in tracce nello strato limite atmosferico al fine di contribuire alla comprensione dell'impatto dei costituenti atmosferici di origine antropica e naturale (in particolare aerosol) su salute, ecosistemi e clima, con specifica attenzione all'area di Roma (come peculiare Megacity Mediterranea) e alle aree a rischio ambientale e industriale. POEMHA impiega un approccio integrato, modellistico-sperimentale, basato su: 1) modelli operativi di qualità dell'aria (modelli lagrangiani e modelli a griglia gas-particolato per trattare sostanze inerti e reattive, fotochimica, sostanze tossiche, microinquinanti e particolato di differenti dimensioni); modelli "life cycle assessment"; 2) un insieme di osservazioni in telerilevamento attivo ed in situ unico in Italia (mini sodar + sodar + ceilometers + rete di stazioni lidar co-locate con cabine di monitoraggio della qualità dell'aria, anemometria sonica, nefelometria e fotometria ad assorbimento spettrale, contatori di particelle; 3) una forte competenza nell'analisi di dati di telerilevamento da satellite, di aerosol e di qualità dell'aria.

Osservazioni del mare da satellite e studio dell'ecosistema marino (GOS)
Contribuire all'implementazione del sistema osservativo globale. L'obiettivo è integrare osservazioni satellitari con dati in situ e modelli numerici, al fine di monitorare le variabili oceaniche essenziali e definire e comprendere lo stato fisico e biologico dell'ambiente marino a breve e a lungo termine. La natura interdisciplinare dei problemi sia scientifici che ambientali richiede lo sviluppo di sistemi operativi integrati in grado monitorare i forzanti meteorologici e i parametri fisici, geochimici e biologici marini. La disponibilità di dati integrati consentirà di: 1) sviluppare nuovi prodotti satellitari per l'oceanografia operativa; 2) di raffinare le tecniche di simulazione numerica della dinamica di traccianti Lagrangiani marini di varia natura fisica, chimica e biologica; 3) sviluppare algoritmi innovativi nell'ambito dell'assimilazione dati. Il GOS è impegnato nello sviluppo del sistema di osservazione e previsione dello stato dell'ambiente marino nell'ambito del Copernicus Marine Service e dell'infrastruttura di banche dati oceanografiche in situ Europee.
Competenze a livello di:
o Sviluppp del Copernicus Marine Environment Monitoring service (CMEMS) del Programma Europeo Copernicus. o Potenziamento del sistema osservativo satellitare del Mar Mediterraneo per monitorare variabili oceaniche ed atmosferiche essenziali; temperatura, vento, flussi di momento, energia e calore, correnti, clorofilla, torbidità, sedimento sospeso, produzione primaria... o Sviluppo sistemi osservativi e di modellistica Lagrangiana di previsione-controllo dei rischi ambientali in mare aperto, zona costiera e lagunare, per la gestione di emergenze ambientali o Sviluppo algoritmi per l'osservazione dallo spazio dei parametri fisici, geochimici e biologici attraverso lo studio delle proprietà della superficie e della colonna d'acqua o Sviluppo metodi per l'integrazione di dati telerilevati con dati da modellistica numerica e misure in situ per lo studio delle del ruolo dei processi fisici di mesoscala o Studio le relazioni tra oceanografia fisica e geomorfologia costiera o Sviluppo di modelli di interazione aria-mare o Definizione dello stato attuale dell'ecosistema e della circolazione marina e della loro evoluzione rispetto al recente passato

Rischi naturali, ambientali e antropici del patrimonio culturale (RICH)
sviluppo di tecniche sperimentali e modellistiche per fornire alla società ed agli organismi preposti alla salvaguardia del patrimonio culturale strumenti per monitorare,prevedere e gestire i rischi naturali,ambientali e antropici indotti dall'interazione ambiente-patrimonio culturale,inclusi i rischi legati ai cambiamenti climatici. La ricerca è incentrata sulla individuazione e creazione di indicatori di rischio atti a valutare il degrado che i beni culturali subiscono, sia all'interno che all'esterno, a causa degli effetti esercitati dal clima, microclima,inquinamento e dalla pressione antropica su varie scale spaziali e temporali. Uso delle fonti alternative di energia rivolto agli edifici storici e complessi monumentali,per una più efficiente gestione che rispetti anche l'ambiente.