La modellistica operativa in ARPAL: applicazioni nel Mar
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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