La modellistica operativa in ARPAL: applicazioni nel Mar

ASSOCIAZIONE DI INGEGNERIA OFFSHORE E MARINA
UNIVERSITÀ DEGLI STUDI PALERMO
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILE, AMBIENTALE,
AEROSPAZIALE, DEI MATERIALI
SEDE AIOM DI PALERMO
ORDINE DEGLI INGEGNERI
DELLA PROVINCIA DI PALERMO
Studi di Aggiornamento
La modellistica a supporto dell'Ingegneria marittima
Palermo, 7 e 8 novembre 2014
La modellistica operativa in ARPAL: applicazioni nel Mar Ligure
Tania Del Giudice, Rosella Bertolotto, Mauro Quagliati
[email protected], [email protected], [email protected]
L’Agenzia Regionale per la Protezione dell’Ambiente Ligure ha predisposto nel corso degli ultimi anni una piattaforma modellistica dedicata all’ambiente marino (suite MIKE 3 FM sviluppata da DHI Italia). Il sistema è basato su un
modello tridimensionale di circolazione alla scala dell'intero Mar Ligure. La catena modellistica costituisce la “base idrodinamica” sulla quale si innestano diversi applicativi dedicati alla qualità delle acque e dell'ecosistema marino
che possono spingersi fino ad un dettaglio di decine di metri.
Modello idrodinamico del Mar Ligure
Applicativi modellistici
Il sistema modellistico si configura come un “downscaling” del modello tridimensionale del Mar Mediterraneo MFS
(Mediterranean Forecast System), disponibile attraverso il programma europeo COPERNICUS e operato
attraverso il Consorzio MyOcean, alimentato internamente dalle forzanti atmosferiche provenienti dal modello
meteorologico MOLOCH, e idrologiche del modello DRiFt entrambi sviluppati presso il CFMI-PC di ARPAL.
Il modello idrodinamico del Mar Ligure supporta ARPAL in diverse attività grazie all’utilizzo di alcuni applicativi che
possono essere utilizzati per simulare la dispersione di inquinanti provenienti dagli impianti di trattamento delle
acque reflue e dai corsi d'acqua, lo stato di qualità delle acque di balneazione, il movimento di chiazze di
idrocarburi rilasciate in mare in seguito ad incidenti, l'impatto delle mareggiate sulla costa e l’incremento di
torbidità delle acque marine a seguito di eventi di piena dei corsi d’acqua.
Nello specifico il modulo ECOLAB consente di simulare i processi chimico-biologici e le interazioni con
l’idrodinamica locale. Grazie ai diversi moduli, MIKE 21 consente di studiare in modo integrato il moto ondoso
(modulo Spectral Wave), le correnti (Hydrodynamics), il trasporto solido e la morfologia (Sediment Transport e
Mud Transport).
Moto ondoso e trasporto solido (SW-ST)
Catena operativa del modello idrodinamico del Mar Ligure
Balneazione (ECOLAB)
Il modello è impostato su una Flexible Mesh a maglia
triangolare, con risoluzione variabile da 6,5 km
offshore a circa 500 metri nella fascia costiera, in modo
da ottimizzare il passaggio dalla scala “oceanografica”
del modello a quella “ingegneristica”. Il sistema gira in
catena operativa da Settembre 2013 con due run al
giorno (00 UTC e 12 UTC), fornendo previsioni di
livello del mare, salinità, temperatura, velocità e
direzione delle correnti, alle varie profondità, su una
finestra temporale di 48 ore.
Torbidità (MT)
Il modulo Oil Spill consente di simulare la diffusione e
dispersione di sostanze oleose, considerandone i diversi
processi di trasformazione e decadimento. Il modulo associato
Particle Tracking permette inoltre la gestione dell’emergenza
“uomo a mare” simulando la traiettoria percorsa da un uomo
nelle condizioni meteomarine presenti al momento dell’incidente
offrendo eventualmente supporto nelle operazioni Search &
Rescue.
Oil spill
ARPAL partecipa al progetto SICOMAR (SIstema di COntrollo MARino)
Il modello idrodinamico operativo del Mar Ligure a supporto del trasferimento del
relitto Costa Concordia
Il progetto SICOMAR, guidato dalla Regione Toscana, è finanziato nell’ambito del Programma di collaborazione
transfrontaliero Italia-Francia «Marittimo» ed intende affrontare in maniera integrata il tema della sicurezza in
mare e del controllo dell'ambiente marino, su un'area transfrontaliera dal patrimonio di straordinaria ricchezza.
Recentemente il Mar Ligure ha ospitato il trasferimento del relitto Costa Concordia movimentando così diversi
enti e autorità tra cui ARPAL. Oltre alle attività di campionamento, monitoraggio e previsione meteorologica
svolte dai diversi settori dell’Agenzia, l’ufficio modellistica della Direzione Scientifica ha elaborato i possibili
scenari di fuoriuscita di idrocarburi dal relitto per l'unità di crisi della Capitaneria di Porto di Genova.
Obiettivo
La finalità generale del progetto è quella di costruire un sistema di controllo marino sostenibile, ovvero che
richieda poco sforzo di manutenzione e che consenta il monitoraggio a lungo termine, sfruttando strutture
esistenti o fonti rinnovabili. La rete tecnologica che prevede il progetto comprende campionatori automatici
operanti a bordo di traghetti in rotta sull’area transfrontaliera (Ferrybox), veicoli autonomi (Wave Glider) e radar
HF. SICOMAR costituisce l’evoluzione tecnologica di un’idea estesa di monitoraggio, rafforzando la
cooperazione tra istituzioni ed enti di ricerca attraverso la realizzazione di importanti investimenti comuni.
Simulazioni di sversamento accidentale dal relitto Costa Concordia – Previsione di spiaggiamento (a
sinistra) e successivo aggiornamento (a destra)
Layout del modello idrodinamico del Mar Ligure
integrato con boe e campionatori di dati
Strumentazioni
in
progetto
nell’arcipelago Toscano: Wave Glider e
Radar HF
Questi sistemi di alta tecnologia
forniranno dati in tempo reale ad
un’alta risoluzione sia spaziale
sia temporale consentendo la
calibrazione e la validazione dei
modelli previsionali esistenti.
Le simulazioni hanno portato a risultati interessanti che sottolineano l'importanza della continuità della catena
modellistica e dell'accesso in tempo reale alle informazioni meteo-oceanografiche previste. In relazione alle
condizioni atmosferiche presenti, infatti, lo spiaggiamento di carburante avrebbe potuto interessare diversi
comuni lungo la costa ligure. La modellazione idrodinamica in caso di sversamento accidentale costituisce
pertanto un elemento chiave per un’immediata valutazione di impatto ambientale ed anche un'importante base
per la pianificazione della risposta all’emergenza. Il confronto tra le figure sottostanti pone l’accento
sull’importanza dell’aggiornamento continuo dei modelli previsionali che, in caso di instabilità meteorologiche
repentine come quelle verificatesi nel corso del trasferimento del relitto Costa Concordia, potrebbero fornire
risultati molto differenti.
Ferrybox e analizzatore
Inutile sottolineare quanto sia importante per i modelli la quantità e l’accuratezza di misurazioni sia nella scala
spaziale che in quella temporale, il progetto SICOMAR, con il sistema di misure in tempo reale di cui sta
allestendo il nostro mare si pone proprio l’obiettivo di contribuire all’evoluzione di questo aspetto della
modellistica previsionale.
Modello idrodinamico del Mar Ligure – Stati idrodinamici differenti previsti per lo stesso
orario ottenute con due run successive (aggiornamento a 12 ore).
I modelli previsionali forniscono una rappresentazione semplificata di una porzione di realtà. Quanto più i dati di ingresso al modello sono
accurati tanto maggiore sarà la probabilità di simulare il fenomeno reale, obiettivo di questa scienza giovane e in continuo sviluppo.
www.arpal.gov.it