Attività di ricerca

Sin dalla sua fondazione le attività dell'IMAA sono rivolte allo sviluppo e/o all'integrazione di tecnologie di Earth Observation da satellite, da aereo e dal suolo finalizzate allo studio di processi di elevata rilevanza geofisica.
L'approccio adottato non solo consente di utilizzare ed integrare tutto il contenuto informativo relativo alle varie tecnologie di misura, ma anche d'individuare i gap osservativi esistenti e le strategie per superarli.
In particolare l'IMAA copre l'intero spettro delle tecnologie da satellite per la caratterizzazione dell'atmosfera e della superficie terrestre; delle tecnologie in remote sensing dal suolo per il profiling dell'atmosfera, delle tecnologie geofisiche elettromagnetiche non invasive per la tomografia di suolo e sottosuolo.
Negli ultimi anni lo sviluppo di sensori di nuova generazione che producono elevati flussi di dati combinata allo sviluppo di nuove tecnologie informatiche, quali il computing ad altre prestazioni, le tecnologie grid e le metodiche per l'interoperabilità di dati su supporti eterogenei ha aperto nuove frontiere alle tecniche d'integrazione.
L'IMAA ha perciò investito un consistente sforzo di ricerca sulle problematiche di data management.
In generale questa impostazione ha consentito di affrontare in modo adeguato lo studio di processi che solo la combinazione di varie tecnologie di misura permette di caratterizzare adeguatamente.
In pratica l'IMAA è stato un precursore dell'approccio che caratterizza il programma GMES (Global monitoring of Environment and Security) in quanto combina al suo interno 3 pilastri GMES. "Space Measurements", "In Situ Measurements", "Data Management".
Attualmente grande attenzione è posta allo sviluppo di nuove tecnologie di misura rese possibili dallo sviluppo del web come i web sensors e le reti autoconfiguranti.
Gli ambiti scientifici ed applicativi di maggior rilevanza sono il monitoraggio, protezione e prevenzione di rischi naturali; la fisica dell'atmosfera; il monitoraggio ambientale; i beni culturali
In particolare la diagnostica e prognostica di rischi naturali quali il rischio da frane, il rischio sismico e vulcanico e il rischio da incendi traggono grande vantaggio dall'integrazione di tecnologie osservative da satellite/aereo con quelle ground based e con dati da archivio.
In questo caso l'esigenza d'integrare grandi moli di dati con dati da archivio in tempo reale consente di sviluppare piattaforme tecnologiche che rispondendo a requirement stringenti come quelli di Protezione Civile, sono in grado di generare fall out anche in numerosi ambiti applicativi come ad esempio quello dei beni culturali.
Analogamente l'integrazione dati svolge un ruolo chiave nello studio di processi atmosferici quali ad esempio il ciclo dell'acqua e la determinazione del ruolo del continuo dell'acqua nel bilancio radiativo, il trasporto e la caratterizzazione degli aerosols, la microfisica delle nubi, la qualità dell'aria.
La combinazione di tecniche geofisiche non invasive con tecnologie da aereo e da satellite svolge un ruolo cruciale nella caratterizzazione del suolo e del sottosuolo, coprendo una vasta gamma di applicazioni, dalle frane alla caratterizzazione di siti contaminati alla land degradation all'archeologia preventiva al monitoraggio di beni culturali.
In questo contesto i ricercatori dell'IMAA hanno dato grande attenzione sia allo sviluppo di tecnologie innovative (lidar ad elevate prestazioni, spettrometri di Fourier) sia allo studio di sensori orbitanti di nuova generazione.
Ciò ha consentito di sviluppare un sistema di infrastrutture tra cui ricordiamo l'Osservatorio atmosferico, il sistema di ricezione, processamento ed archiviazione di dati satellitari, l'Hydrogeosite per la misura di processi idrogeologici in condizioni controllate, il sistema di mezzi mobili.
Queste attività sono state prevalentemente sviluppate nell'ambito di programmi di rilevanza europea. A tale proposito si ricorda che l'IMAA coordina l'infrastruttura europea Earlinet Asos.
Molti dei programmi dell'IMAA sono svolti nell'ambito di progetti dell'Unione Europea, di ESA (European Space Agency) e di EUMETSAT (European Organization for the Exploitation of Meteorological Satellites).
L'IMAA ha prestato grande attenzione al trasferimento dei risultati ottenuti nell'ambito di programmi di ricerca sia ad utenti finali di rilevanza nazionale sia al sistema territoriale sia al sistema industriale.
In questo contesto l'IMAA è Centro di Competenza del Dipartimento di Protezione Civile, ha promosso vari spin-off, è socio di maggioranza relativa del Consorzio TERN che sta promuovendo il Distretto Tecnologico della Regione Basilicata su "Osservazioni della Terra e Rischi Naturali", ha sostenuto la Regione Basilicata nel promuovere il Network NEREUS "Network of European Regions for Space".


Le tematiche principali dell'attività di ricerca dell'IMAA possono riassumersi come di seguito elencato.

- Osservazioni della Terra dal suolo, da aereo e da satellite per lo studio dell'atmosfera, idrosfera, litosfera e biosfera e delle loro interazioni, per lo sviluppo delle applicazioni meteo-climatiche e per la previsione, prevenzione e mitigazione dei rischi
La tematica riguarda lo sviluppo di strumentazione e modelli per migliorare la conoscenza dei processi geofisici ed ambientali, dalla caratterizzazione dei processi atmosferici a quella delle proprietà della superficie terrestre e della loro dinamica, all'implementazione di tecniche innovative per la previsione, prevenzione e mitigazione dei rischi (degrado territoriale, incendi, vulcani, frane, etc.); a supporto delle diverse linee di ricerca l'IMAA svolge attività di progettazione ed implementazione di infrastrutture e sistemi per l'acquisizione, archiviazione e gestione di dati di OT.

- Caratterizzazione chimico-fisica di suolo e sottosuolo
La ricerca riguarda principalmente lo sviluppo di tecniche innovative di prospezione geofisica (tomografie di resistività e di potenziale spontaneo ad alta risoluzione, misure georadar) e di tecniche geochimiche e mineralogiche (diffrazione X su polveri, analisi chimiche su soluzioni e su minerali, spettroscopia infrarossa, analisi termiche e le microscopie a scansione, trasmissione e a scansione di forza) finalizzate allo studio di aree ad elevato rischio naturale ed ambientale.

- Sviluppo di tecniche avanzate di monitoraggio ambientale basate sull'integrazione di metodiche chimico-fisiche, biologiche e geologiche, in situ ed in remote sensing
Tale tematica è incentrata sia sullo sviluppo di tecniche e strumenti di misura, sia sui risvolti applicativi delle attività inerenti i temi precedenti, sullo sviluppo di strumenti user friendly ed il loro trasferimento al sistema degli utenti finali.

- Metodologie integrate per la pianificazione ambientale
L'attività di ricerca focalizza principalmente sullo sviluppo di metodologie e modelli multicriteria per il supporto alle decisioni in materia ambientale che tengono conto sia degli obiettivi antitetici di minimizzazione dei costi di beni e servizi, delle emissioni di inquinanti in atmosfera, di importazioni di combustibile sia dei vincoli esogeni di tipo tecnologico, socioeconomico ed ambientale.