Area progettuale

Osservazione della Terra (DTA.AD004)

Dipartimento

Scienze del sistema terra e tecnologie per l'ambiente

Il rilievo

Si ritiene strategico rafforzare le attività nel settore delle Osservazioni della Terra, finalizzate allo studio dei fenomeni naturali a impatto diretto su terra solida, oceani e atmosfera per una migliore comprensione di clima e rischi naturali, e per un uso sostenibile delle risorse e dell' energia, e per la tutela e la gestione degli ecosistemi; finalità raggiungibili anche attraverso lo sviluppo di strumenti e metodi di indagine innovativi. Le tecnologie e metodologie OT sono da considerarsi fattori abilitanti per promuovere innovazione anche in altri settori (energia, sicurezza, mobilità e trasporti, beni culturali, agricoltura e salute). Le attività e tecnologie OT si rivelano strumento ideale per promuovere soluzioni innovative volte a rispondere ai cinque obiettivi individuati nella Strategia Europa 2020 "in materia di occupazione, innovazione, istruzione, integrazione sociale e clima/energia ".
Nei prossimi anni lo sviluppo dei sistemi osservativi (nuove missioni satellitari; nuovi sistemi di navigazione e telecomunicazioni satellitari, di rilevamento da piattaforma mobile con equipaggio e unmanned, di sensori per misure in-situ e reti osservative) aprirà nuovi scenari per ricerche finalizzate allo studio del Pianeta. La principale sfida scientifica da affrontare è la crescita di capacità e competenza nello sviluppo e nell'integrazione di metodologie OT, favorendone l'accesso ad un'ampia gamma di utilizzatori dei settori accademici, industriali e pubblici. Questo consentirà di migliorare le conoscenze dei fenomeni e delle dinamiche spazio-temporali. I programmi di accesso transnazionale contribuiranno allo sviluppo di capacità attraverso la mobilità dei ricercatori, elemento portante della costituenda European Research Area. Un approccio pienamente coerente con le linee strategiche dei programmi internazionali GEOSS "Global Earth Observing System of Systems", Copernicus "The European Earth Observation Programme" e Internet of Things and Internet of Data.

Obiettivi

L'approccio sistemico da adottare mira ad affrontare in modo innovativo lo studio dei fenomeni ambientali sfruttando le potenzialità offerte dall'integrazione dei sensori satellitari di nuova generazione con le altre piattaforme di osservazione aeree, terrestri, marine e di reti di sensori delle quali il CNR dispone.

Obiettivi specifici:
Potenziamento attività di ricerca rivolta all'analisi di osservazioni sistematiche per lo studio di: atmosfera; sistema costiero e marino profondo; terra solida; suolo; ecosistemi lacustri e biodiversità e di specifici hot spot climatici;
Potenziamento attività di ricerca OT e di monitoraggio climatico-ambientale in regioni strategiche e vulnerabili come aree polari e montane, ambienti di transizione, Mediterraneo, Africa sahariana e sub-sahariana ed in altri hot spot climatici;
Potenziamento dell'attività di ricerca OT per esplorazione e investigazione di risorse energetiche (geotermia, eolico, solare, correnti marine);
Sviluppo, ottimizzazione e integrazione di tecnologie e metodologie OT nello spettro elettromagnetico (ottico, infrarosso, microonde) di interferometria radar, radiometria ottica e a microonde, lidar Raman e Doppler, radar Doppler, radar costieri HF e in banda X e nell'acustico (sonar Doppler);
Sviluppo di prodotti a valore aggiunto basati su dati OT di nuova generazione (Sentinel) per lo studio di fenomeni e processi connessi ai rischi naturali e antropici;
Sviluppo di missioni satellitari e costellazioni di satelliti a basso costo (micro e nano-satelliti).
Analisi dei gap scientifici e tecnologici nel settore OT e dell'integrazione di dati eterogenei (multi-sensore, multi-frequenza, multi-piattaforma);
Integrazione delle tecnologie osservative (satelliti, aerei, alianti, navi, veicoli autonomi, e ground-based) con quelle di navigazione e di tecniche ICT (web sensors, grid e cloud computing) per lo sviluppo di prodotti avanzati;
Accesso transnazionale a infrastrutture di ricerca ambientali.

Il quadro delle ricerche in ambito internazionale

Le ricerche promosse nel settore OT in ambito internazionale sono in linea con i programmi internazionali: GEOSS, COPERNICUS, GAW, IOC etc. e traggono beneficio dall'ampio spettro di collaborazioni tra il CNR ed enti ed organismi di ricerca di rilevanza internazionale (es. NASA; NOAA; JAXA; ECMWF; ESA; DLR; EUMETSAT; CNRS; MPG, IFSTTAR, WMO, UNEP, IFREMER).

Nel settore OT un ruolo chiave viene svolto dalle Infrastrutture di Ricerca, soprattutto quelle di rilevanza Europea o Globali, come quelle ESFRI (European Strategy Forum on Research Infrastructures). In questo ambito va poi considerata la convergenza tra piattaforme osservative europee e nazionali, che spesso si fondono in una unica progettualità identificata dal CNR fra le priorità a livello internazionale.

Il CNR è inoltre coinvolto in collaborazioni in ambito multidisciplinare per lo sviluppo di progetti di ricerca finalizzati alla valorizzazione di contesti significativi di interesse storico e culturale in ambito Mediterraneo.

Il quadro delle ricerche in ambito nazionale

Nel settore OT il CNR ha un consolidato rapporto di collaborazione con il sistema della ricerca pubblica (EPR, università, consorzi interuniversitari) e dei fornitori di servizi (es. ISPRA, AM). Rilevanti sono le attività legate alle iniziative promosse da MATTM, MISE, DPC e dalle Regioni.
IL CNR ha un ampio quadro di collaborazioni con il sistema industriale (es. Finmeccanica: E-Geos; Selex; Telespazio, ENI, PROAMBIENTE, TECNOPOLI regionali) e svolge un ruolo guida in numerosi progetti di ricerca industriale. Tra i principali vi è il progetto SAPERE, parte del Cluster Nazionale Aerospazio, il progetto PITAGORA, POR-FESR 2007/2013 della Regione Piemonte, il progetto GUARD1 POR-FESR 2007/2013 ed il progetto DEEPEYE POR-FESR 2014/2020 della Regione Liguria. In collaborazione con ASI e l'industria, il CNR ha contribuito alla missione iperspettrale PRISMA per lo sviluppo di applicazioni di monitoraggio ambientale. Nel campo del monitoraggio climatico-ambientale il CNR ha potenziato con il PON I-AMICA 2007/2013 la propria rete di Osservatori nelle Regioni Convergenza. Da citare anche le attività di OT CNR per le indagini sulla vulnerabilità delle pianure costiere all'innalzamento del livello marino relativo, sulla subsidenza dei sistemi lagunari e deltizi, sull'evoluzione paesaggistica e ambientale, la valorizzazione e la salvaguardia delle aree di interesse storico-archeologico.
Il CNR ha inoltre avviato una stretta collaborazione con l'Istituto Idrografico della Marina Militare Italiana per lo studio dei fondali marini e dell'evoluzione delle coste.
Infine vi è una consolidata collaborazione con il sistema degli utenti finali (es. Protezione Civile; Regioni ed amministrazioni locali) per lo sviluppo di nuovi prodotti al servizio dei Cittadini (Societal Challenges). Il CNR è coinvolto nelle iniziative nel settore delle Smart Cities e Communities promosse dal MIUR per lo sviluppo sostenibile delle aree urbane relativamente alle politiche energetiche e climatiche.

Il posizonamento del Cnr

Le attività di ricerca del CNR nel campo delle Osservazioni della Terra sono inserite nei programmi internazionali: GEOSS "Global Earth Observing System of Systems" e Copernicus "The European Earth Observation Programme". Inoltre, il CNR partecipa attivamente al programma Global Atmosphere Watch (GAW) del World Metereological Organization (WMO).

Il CNR occupa una posizione di rilievo nell'ambito della ricerca europea, come testimoniato dal coordinamento di numerosi progetti in ambito FP7 e dai recenti successi nelle prime Call di HORIZON 2020 (ACTRIS 2, e-LTER, ERA-PLANET, ENVRIPLUS, JERICO NEXT, GAIA-CLIM, etc..). Il CNR è presente anche in molti progetti ESA dedicati al monitoraggio ambientale ed alla gestione dei rischi, quali quelli dedicati a nuove missioni satellitari (Sentinel-1), al monitoraggio dell'Antartide (DOMEX, ICE-LAPSE) ed allo sfruttamento dei nuovi sensori tipo GPS (Leimon, GRASS).

Il CNR-DTA coordina e/o partecipa a tutte le grandi infrastrutture di ricerca nel settore delle Scienze Ambientali (ACTRIS, DANUBUS-RI, e-LTER, EPOS, EMSO, EUROARGO, EUROFLEETS, GMOS, JERICO, ICOS, LIFEWATCH, SIOS, EMODNET).

Questo ampio quadro di attività e collaborazioni con il sistema della ricerca, sia pubblico che privato, rende il CNR uno dei principali attori a livello nazionale per promuovere progetti di rilevanza strategica con una forte proiezione europea ed internazionale attraverso l'utilizzo sinergico dei fondi per la ricerca HORIZON 2020 e fondi strutturali ESIF (2014-2020), in piena coerenza con quanto previsto dalla DG-Regio sulla smart specialization strategy.

Le principali attvità svolte

Sviluppo e ottimizzazione di tecnologie OT nell'ottico, infrarosso e microonde (tecniche di interferometria radar, radiometria ottica, radiometria a microonde, lidar Raman, lidar Doppler, radar Doppler, radar costieri HF e in banda X);
Analisi dei gap scientifici e tecnologici nell'utilizzo di metodi e sistemi OT e delle problematiche relative all'integrazione di dati OT eterogenei (i.e. multi-sensore, multi-frequenza, multi-piattaforma) per lo studio dei fenomeni naturali;
Sviluppo di metodi ed approcci originali per l'integrazione delle tecnologie osservative (da satellite, da aereo, da radar costieri, da alianti e veicoli autonomi marini e di superficie, da terra e da mare) con quelle di navigazione e di tecniche ICT per lo sviluppo di prodotti;
Integrazione di infrastrutture di ricerca per le osservazioni ground-based ed in situ e accesso transnazionale;
Sviluppo di prodotti a valore aggiunto basati su dati OT di nuova generazione (e.g. Sentinel);
Calibrazione e validazione di prodotti satellitari;
Integrazione tra misure basate su metodi EM e acustici/ultrasonici per l'osservazione delle aree sommerse;
Analisi e monitoraggio della biodiversità marina, della subsidenza costiera, dell'evoluzione paesaggistica e ambientale, valorizzazione e salvaguardia delle aree di interesse storico-archeologico;
Applicazione di metodologie e tecnologie di OT per lo studio dei rischi naturali ed antropici e dei processi ecosistemici;
Analisi rapide e a basso costo di parametri biologici e del suolo per mezzo dell'infrarosso;
Applicazione di metodologie e tecnologie OT per lo studio di parametri atmosferici ed ambientali per la mitigazione e l'adattamento ai cambiamenti climatici;
Applicazione di metodologie e tecnologie OT per l'esplorazione e l'investigazione delle risorse energetiche (geotermia, eolico, solare);
Applicazione delle tecnologie OT in regioni strategiche e vulnerabili come le aree Polari (Artico e Antartide) ed il Mediterraneo.

Le attività previste

Potenziamento della attività di ricerca finalizzata all'analisi di osservazioni sistematiche per lo studio dell'atmosfera, del sistema marino profondo e costiero, terra solida, suoli, ecosistemi dulcacquicoli e biodiversità e di specifici hot spot climatici;
Potenziamento della attività di ricerca con tecnologie OT per l'esplorazione e l'investigazione delle risorse energetiche (geotermia, eolico, solare, correnti marine);
Potenziamento di tecnologie e infrastrutture OT in regioni strategiche e vulnerabili come le aree montane e polari (Artico e Antartide), il Mediterraneo e l'Africa sahariana e sub-sahariana;
Partecipazione alle le grandi infrastrutture di ricerca del programma ESFRI nel settore delle Scienze Ambientali;
Sviluppo di protocolli per l'accesso transnazionale alle infrastrutture osservative di ricerca in campo ambientale;
Sviluppo e ottimizzazione di tecnologie OT da varie piattaforme (ground-based, aerea, satellitare, marina);
Sviluppo di prodotti a valore aggiunto e sistemi prototipali, basati su dati OT di nuova generazione (e.g. Sentinel), per lo studio e l'analisi di fenomeni e processi ambientali.
Sviluppo di metodi per la validation rules di dati ambientali raccolti in tempo reale l'utilizzo della machine learning;
Sviluppo di tools avanzati per il Data Quality a nuovi prodotti e catene di processamento automatico dei dati.
Studio e sviluppo di metodologie di machine learning nell'ambito di attività di pattern anlysis, recognition and classification di dati ambientali;
Analisi dei gap scientifici e tecnologici nell'utilizzo di metodi e sistemi OT e delle problematiche relative all'integrazione di dati OT eterogenei (i.e. multi-sensore, multi-frequenza, multi-piattaforma);
Realizzazione di campagne di misura per attività di ricerca scientifica;
Realizzazione di campagne di misura per calibrazione e validazione di prodotti satellitari;
Realizzazione di campagne di misura per validazione di misure di piattaforme marine.

Area tematica

Scienze del sistema Terra e tecnologie per l'ambiente

Parole chiave

Infrastrutture di Ricerca, COPERNICUS, sviluppo tecnologico

Progetti

Ultimo aggiornamento: 14/07/2024