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AP4 - Osservazione della Terra

AP4 - Osservazione della Terra

AP4 - Osservazione della Terra

Gli obiettivi dell'Area Progettuale

L’approccio sistemico, che si intende adottare, mira ad affrontare in modo innovativo lo studio dei fenomeni naturali e degli ecosistemi e di sfruttare appieno 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 ha ampia disponibilità.

 

Obiettivi specifici

  • Sviluppo, ottimizzazione e integrazione di tecnologie OT ottiche, infrarosse, acustiche e a microonde (interferometria radar, radiometria ottica e a microonde, lidar Raman, lidar doppler, radar doppler, sodar, sodar doppler, anemometria sonica).
  • Analisi dei gap scientifici e tecnologici nel settore OT e delle problematiche relative all’integrazione di dati eterogenei (multi-sensore, multi-frequenza, multi-piattaforma).
  • Integrazione delle tecnologie osservative (da satellite, aereo, da alianti e veicoli autonomi marini, terra dal suolo ed in-situ, mare da remoto ed in-situ) con quelle di navigazione e di tecniche ICT (web sensors, grid e cloud computing) per lo sviluppo di prodotti avanzati.
  • Accesso transnazionale alle infrastrutture di ricerca ambientali.
  • Potenziamento della attività di ricerca finalizzata all’analisi di osservazioni sistematiche per lo studio dell’atmosfera e della qualità dell'aria, delle interazioni terra-mare-atmosfera, del sistema marino costiero e profondo, terra solida, suolo, ecosistemi lacustri e biodiversità e di specifici hot spot climatici.
  • 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.
  • Potenziamento dell’attività di ricerca con tecnologie OT per l’esplorazione e l’investigazione delle risorse energetiche (geotermia, eolico, solare).
  • Potenziamento delle tecnologie OT in regioni strategiche e vulnerabili come le aree Polari (Artico e Antartide), il Mediterraneo, l'Africa sahariana e sub-sahariana ed in altri hot-spot climatici.
  • Sviluppo di missioni satellitari e costellazioni di satelliti a basso costo (micro e nano-satelliti).

Rilievo

Il rilievo dell'Area Progettuale

Si ritiene strategico rafforzare le attività nel settore delle Osservazioni della Terra, in particolare, sviluppare strumenti e metodi innovativi di indagine finalizzati allo studio dei fenomeni ambientali a impatto diretto su clima, rischi, uso sostenibile delle risorse, energia, tutela e gestione degli ecosistemi.
Le tecnologie e metodologie OT sono da considerarsi fattori abilitanti per promuovere innovazione anche in altri settori (sicurezza, mobilità e trasporto, beni culturali, agricoltura e salute). Le tecnologie OT, difatti, si rivelano quale strumento ideale per ricercare soluzioni innovative volte a rispondere ai cinque obiettivi – in materia di occupazione, innovazione, istruzione, integrazione sociale e clima/energia – individuati nella Strategia Europa 2020.
Nei prossimi anni l’enorme sviluppo dei sistemi osservativi (es. nuove missioni satellitari, nuovi sistemi di navigazione e telecomunicazioni satellitari, sviluppo di sensori innovativi per misure in-situ, reti osservative, disponibilità di piattaforme unmanned) aprirà nuovi scenari per lo sviluppo e l’integrazione di metodologie innovative finalizzate allo studio dei fenomeni ambientali.
La principale sfida scientifica da affrontare è la crescita di capacità e competenze nello sviluppo e nell’integrazione di metodologie OT, anche attraverso azioni mirate a favorire l’accesso da parte di un’ampia gamma di utilizzatori, dei settori accademici, industriali e pubblici. Questo consentirà di migliorare le attuali conoscenze dei fenomeni e delle relative dinamiche spazio-temporali. Inoltre, i programmi di accesso transnazionale contribuiranno allo sviluppo di capacità attraverso la mobilità dei ricercatori, elemento portante della costituenda European Research Area. Quest’approccio è 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.

Ambito Internazionale

Il quadro delle ricerche in ambito internazionale

Le ricerche nel settore OT in ambito internazionale sono in linea con i programmi internazionali: GEOSS, COPERNICUS, WMO, 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).
Nel settore OT un ruolo chiave viene svolto dalle Infrastrutture di Ricerca, soprattutto quelle di rilevanza europea o globali, come quelle ESFRI.IT / ESFRI.EU (European Strategy Forum on Research Infrastructures). Il CNR è 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.

Ambito Nazionale

Il quadro delle ricerche in ambito nazionale

Nel settore OT il CNR ha un consolidato rapporto di collaborazione con il sistema della ricerca pubblica (enti di ricerca, università, consorzi interuniversitari, es. ASI, INGV, OGS, RELUIS, CINFAI, CNISM). 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. aziende del gruppo Finmeccanica: E-Geos; Selex Sistemi Integrati; Telespazio) e svolge un ruolo guida in numerosi progetti di ricerca industriale. Tra i principali vi è il progetto SAPERE, approvato nell’ambito del Cluster Nazionale Aerospazio, in cui il CNR è fortemente coinvolto non solo a livello di progetto, ma anche negli organi di coordinamento gestionale e scientifico. Nel progetto PITAGORA, finanziato con il contributo del POR-FESR 2007/2013 della Regione Piemonte, si è realizzato in collaborazione con PMI piemontesi un sistema di acquisizione, trasmissione, archiviazione e restituzione di dati ambientali su piattaforma tecnologica, unico nel suo genere.
In collaborazione con ASI e l’industria, va citato il contributo del CNR alla missione iperspettrale italiana PRISMA, il cui lancio è previsto per la fine del 2017, per lo sviluppo di applicazioni nel campo del monitoraggio ambientale.
Da citare anche le attività di OT del CNR per le indagini sull’evoluzione paesaggistica e ambientale, la valorizzazione e la salvaguardia delle aree di interesse storico-archeologico. Infine vi è una consolidato rapporto di collaborazione con il sistema degli utenti finali (es. Protezione Civile; Regioni ed altre amministrazioni locali) per lo sviluppo di prodotti innovativi al servizio dei Cittadini (Societal Challenges). Tra le iniziative più recenti vi sono quelle nel settore delle Smart Cities e Communities promosse dal MIUR per lo sviluppo sostenibile delle aree urbane relativamente alle politiche energetiche e climatiche ed alle soluzioni tecnologiche da adottare nelle politiche di sviluppo.

Posizionamento CNR

Il posizionamento 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 WMO. Il CNR ha un forte posizionamento 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) 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, e-LTER, EPOS, EMSO, EUROARGO, EUROFLEETS, GMOS, JERICO, ICOS, LIFEWATCH, SIOS).
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.

Attività svolte

Attività 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).
  • 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 alianti e veicoli autonomi marini, terra dal suolo ed in-situ, mare da remoto ed in-situ) con quelle di navigazione e di tecniche ICT (es. web sensors, grid e cloud computing) 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.
  • Analisi e monitoraggio dell’evoluzione paesaggistica e ambientale, valorizzazione e salvaguardia delle aree di interesse storico-archeologico con tecnologie OT innovative e l'impiego di sistemi unmanned.
  • Applicazione di metodologie e tecnologie di OT per lo studio dei rischi naturali ed antropici e dei processi ecosistemici mediante reti distribuite di sensori e sistemi operanti su piattaforme satellitari, aeree, terrestri e marine.
  • 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.

Attività previste

Le attività previste

  • Sviluppo e ottimizzazione di tecnologie OT da varie piattaforme (ground-based, aerea, satellitare, marina).
  • 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).
  • Sviluppo di metodi per la validation rules di dati ambientali raccolti in tempo realee l’utilizzo della machine learning.
  • Sviluppo di prodotti a valore aggiunto basati su dati OT di nuova generazione (e.g. Sentinel; PRISMA, ADM-Aeolus, EarthCARE).
  • Sviluppo di protocolli per l’accesso transnazionale alle infrastrutture osservative di ricerca in campo ambientale.
  • Realizzazione di campagne di misura per calibrazione e validazione di prodotti satellitari;
  • Realizzazione di campagne di misura per validazione di misure di piattaforme marine.
  • 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.
  • 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 connessi ai rischi naturali.
  • Potenziamento della attività di ricerca con tecnologie OT per l’esplorazione e l’investigazione delle risorse energetiche (geotermia, eolico, solare).
  • Potenziamento delle tecnologie OT in regioni strategiche e vulnerabili come le aree Polari (Artico e Antartide), il Mediterraneo e l'Africa sahariana e sub-sahariana ed in altri hot spot climatici.
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