Stazione galleggiante innovativa per monitoraggio meteomarino e morfodinamico

Risultato della ricerca:

Il risultato della ricerca che si intende avviare alla valorizzazione riguarda lo sviluppo di stazioni (o ‘laboratori’) galleggianti di piccole dimensioni e basso costo, che operino in zone portuali e/o costiere e siano finalizzati al monitoraggio delle variabili ambientali di interesse meteomarine e morfodinamiche. Oltre a fornire dati ambientali in tempo reale, tali stazioni serviranno da supporto per le attività di pianificazione e gestione sia a livello portuale che costiero, con particolare riferimento al trasporto litoraneo di sedimenti e alla mitigazione delle conseguenze da esso indotto. Sebbene il trasporto litoraneo sia un fenomeno naturale, esso può essere fortemente alterato dall’intervento antropico (p.e. la costruzione opere portuali), che può compromettere l’equilibrio di un litorale e generare fenomeni di erosione costiera e/o interrimento degli approdi.

Il monitoraggio delle variabili legate a questi fenomeni è, dunque, di fondamentale importanza per la protezione dei litorali e per le attività portuali, come anche il monitoraggio delle variabili meteomarine è cruciale per tutti gli aspetti legati alla sicurezza della navigazione e delle attività portuali. Sulla base di tali esigenze, la tecnologia proposta rappresenta uno strumento di supporto molto efficace in quanto fornisce un monitoraggio simultaneo di tutte le variabili di interesse, attraverso un innovativo “laboratorio” (stazione) integrato galleggiante di piccole dimensioni e a basso costo. Attualmente, infatti, i dati di interesse sono spesso ricavati in modo indiretto, p.e. attraverso trasposizione delle misure effettuate in altre località, stima attraverso misure satellitari, etc., e incompleto, p.e. poiché solo alcune misure sono disponibili. Ciò può comportare imprecisioni, difficoltà di reperimento ed elaborazione dei dati, ritardo nella pianificazione e realizzazione degli interventi necessari.

Il laboratorio galleggiante proposto consente invece di integrare in un’unica struttura tutte le misurazioni di interesse e di trasmettere a terra ed elaborare i dati necessari in tempo reale. Dal punto di vista tecnico, la stazione è realizzata attraverso una struttura galleggiante sufficientemente snella da risultare estremamente economica rispetto alle tradizionali strutture da misura, molto costose. Tale struttura è ancorata al fondale e progettata in modo da limitarne i moti ed è equipaggiata con una serie di sensori che misurano le variabili di interesse unitamente ai moti strutturali, che vengono dunque acquisite e trasmesse a terra. L’elaborazione dei dati tiene conto di un innovativo sistema di compensazione delle misure. Tutto il sistema funziona automaticamente ed è di facile installazione, manutenzione e dismissione. Infine esso ha un limitatissimo impianto ambientale, trattandosi di una struttura trasparente alle onde, temporanea e di facile rimozione.

Riferimento a finanziamenti precedenti:

I risultati della ricerca presentati non sono stati oggetto di finanziamenti.

Innovatività rispetto a soluzioni già esistenti:

Il settore di riferimento, costituito dalla gestione dell’ambiente marino e della fascia costiera, è caratterizzato allo stato attuale dalla presenza di grandi istallazioni dedicate allo scopo e delle cosiddette “Navi da ricerca”, ossia vere e proprie imbarcazioni equipaggiate con strumenti atti ad effettuare campagne di misura, analisi e pre-processamento delle misure, nonché logistica di supporto alla gestione dei sistemi di osservazione e monitoraggio. Tali laboratori galleggianti sono generalmente utilizzati in ambito oceanico, viste le loro notevoli dimensioni, e non esiste al momento niente di equivalente, ma più piccolo.

La proposta del laboratorio galleggiante si pone come obiettivo primario quello di fornire un servizio di alto livello tecnologico che possa essere fruibile a scala locale e che permetta l’installazione anche in aree prossime alla costa, senza interferire con le normali attività (siano esse portuali o turistico-ricettive). Inoltre, tali laboratori, che potrebbero essere installati su tutto il territorio nazionale, concorrerebbero ad aumentare la copertura spaziale e temporale delle reti osservative esistenti, incontrando l’esigenza di tecnologie osservative a costi contenuti. Dal punto di vista tecnico, un elemento significativo di innovazione risiede nella misura automatica e integrata di più grandezze fisiche utilizzando come supporto una piattaforma galleggiante. Il moto della piattaforma infatti, tradizionalmente costituisce un disturbo per le misurazioni. La tecnologia innovativa proposta supera questo limite minimizzando i moti della struttura attraverso l’ottimizzazione ingegneristica della stessa e attuando delle strategie di compensazione delle misure in fase di elaborazione.

Titoli di proprietà intellettuale:

Al momento la ricerca non è oggetto di privative industriali.

Principali applicazioni e mercato di riferimento:

Il laboratorio galleggiante proposto permetterà il monitoraggio continuo di una serie di variabili relative a clima ondoso, regime anemometrico, correnti, etc. al fine di:

– fornire in tempo reale dati sensibili riguardo alle condizioni meteomarine e morfodinamiche, per consentire interventi tempestivi in ambito portuale e supportare la programmazione a medio e lungo termine;

– predisporre analisi con cadenza annuale (e/o mensile, stagionale, etc.) delle condizioni meteomarine della località;

– supportare la pianificazione delle operazioni portuali (traffico imbarcazioni, operazioni di dragaggio, raggiungimento condizioni limite operative, interventi di manutenzione, etc.);

– raccogliere input necessari per la redazione del piano spiaggia per i territori limitrofi.

Tali applicazioni sono particolarmente importanti nel territorio calabrese, caratterizzato dalla notevole estensione delle zone costiere (circa 800 km) e dai numerosi porti e approdi. Peraltro, la Regione Calabria ha recentemente pubblicato una manifestazione di interesse per la realizzazione di nuovi porti o la rifunzionalizzazione di porti esistenti non funzionanti, a dimostrazione della crescita attesa in questo settore e della sua rilevanza strategica in ambito regionale. L’erosione costiera è un fenomeno che interessa circa il 50% della lunghezza di costa totale e che ha un impatto diretto sulle attività antropiche, turistiche e infrastrutturali regionali. Anche gli aspetti morfologici portuali sono un tema di massima rilevanza, poiché molti porti subiscono in diversa misura le conseguenze del trasporto litoraneo dei sedimenti, fino al rischio limite dell’interrimento dell’approdo. Tale rischio è stato spesso sottovalutato in sede di progetto con conseguenze disastrose, come accaduto ad esempio per il porto di Saline Joniche.

La mancanza di un sistema osservativo integrato che risponda alle esigenze nazionali e locali e la scarsa presenza industriale nel settore dei sistemi di misura e previsione in ambito marino e costiero rende la proposta molto appetibile non solo da un punto di vista scientifico, ma anche e soprattutto da quello industriale. Sulla base dei target previsti dalle agende e direttive nazionali e, a cascata, regionali, l’acquisizione di misure che permettano di definire lo stato delle coste e di prevedere l’evoluzione delle stesse, nonché fornire allerte precoci in caso di fenomeni estremi, risulta di primaria importanza. Non esistendo allo stato attuale alcun sistema che preveda l’integrazione di misure meteoclimatiche, meteomarine e morfodinamiche, tantomeno a costi relativamente limitati, la presente proposta sarebbe di interesse per: regioni, comuni costieri, autorità portuali, poiché fornirebbe un sistema di monitoraggio della zona costiera; industria marittima, poiché costituirebbe un primo prototipo spendibile a livello nazionale e internazionale; poli di innovazione e industrie emergenti nel campo della sensoristica, poiché fornirebbe un riscontro dei gap da colmare in termini di singola misura e di interazione tra gli strumenti presenti; enti di ricerca, poiché potrebbero nascere collaborazioni atte a migliorare la conoscenza in termini di analisi e post-processing dei dati, nonché la creazione di modelli specifici e/o calibrazione dei modelli esistenti per le analisi metomarine e morfodinamiche.

Esigenze per l’ulteriore sviluppo – Industrializzazione:

Lo sviluppo della tecnologia proposta richiede la dimostrazione in mare del sistema integrato. Infatti, questo passaggio risulta indispensabile per verificare la funzionalità congiunta dei dispositivi, installati su piattaforma galleggiante. I moti della struttura, infatti, indurranno modifiche delle misurazioni che sarà necessario eliminare tramite le procedure di correzione sviluppate, che necessitano di validazione in mare. Inoltre, poiché tali modifiche sono tanto più rilevanti quanto maggiori sono i moti della piattaforma, bisognerà ottimizzare la procedura di progettazione ingegneristica della stessa per ridurne i moti. Anche potenziali interferenze tra strumenti sono necessariamente oggetto di verifica, con impatto atteso sia riguardo alla riduzione dei moti della struttura che alla disposizione degli strumenti. Tale attività dimostrativa porterà anche all’ottimizzazione delle procedure di scelta degli strumenti, calibrazione, etc..