Dr. Geol. Gaetano La Bella
Applicazione di tecnologie
innovative nella determinazione
della temperatura superficiale
delle acque marine
MoGeIFaCo
“Elaborazione di un modello di gestione integrata della fascia costiera mediante GIS e reti neurali
attraverso la raccolta ed analisi di dati ambientali ed alieutici dell’area costiera che si estende dallo
Stagnone di Marsala a Marinella di Selinunte”
Comuni di: Marsala, Petrosino, Mazara del Vallo, Campobello di Mazara, Castelvetrano
Provincia di Trapani
L'area di studio: Fascia costiera che va dallo Stagnone di
Marsala fino a Marinella di Selinunte
(TP)
Oggetto: Uso integrato di dati da satellite ed in situ per lo
studio della temperatura superficiale del mare
SONDA
MULTIPARAMETRICA
IM-7315
Immagini Satellitari
NOAA
da stazione
satellitare HIRM-2082
sezione del IRMA-CNR di Mazara del Vallo
Metodologia:
Metodo DIRETTO
Rilevamento a
contatto
(da sonda)
ANALISI
dei
DATI
misure locali
Metodo
INDIRETTO
Rilevamento a
distanza
(da satellite)
TELERILEVAMENTO
non-contatto fisico con
l’oggetto che si indaga
“affiancamento” delle indagini in situ a convalida della stima
attraverso i dati satellitari.
OTTENERE STIMA AFFIDABILE
Il telerilevamento non deve essere visto come
completamente sostitutivo dell'osservazione e
della misura, bensì come un potente strumento
complementare al monitoraggio tradizionale,
caratterizzato da una visione di campo,
necessaria all'estensione territoriale delle
misure tradizionali rilevate puntualmente.
Acquisizione e Distribuzione dei Dati
Stazione
di terra
Satellite
Distributore
dati
Utenti finali
Valore
aggiunto
Fasi di Sviluppo:
L’identificazione dei punti di rilevamento della Sonda:
parametro della temperatura a mare (banca dati: Mogeidata).
L’individuazione delle immagini satellitari NOAA
riferite allo stesso intervallo di tempo.
Il confronto dei dati termometrici: VALIDAZIONE
(livello di accuratezza e precisione).
L’Osservazione
della
Terra
dallo spazio mediante i
Satelliti di Telerilevamento è
l’unico sistema che può
garantire:
1.una copertura globale
2.una mappatura consistente e
coerente
3.una prospettiva
temporale
pluriennale
DESCRIZIONE DEL SATELLITE NOAA
Il satellite NOAA (Advanced Television
Infrared Observation Satellite (TIROS)-N) è
caratterizzato da un'orbita circolare, quasi
polare, eliosincrona, ad un'altezza di circa
830-870 Km.
Orbita
Geostazionaria
3600 Km
L'orbita
circolare
permette al satellite
una
acquisizione
uniforme dei dati.
Orbita
Polare
Quota
700-1000
Km
DESCRIZIONE DEL SATELLITE NOAA
La sofisticata strumentazione a bordo del satellite permette la
misura:
9 della determinazione della copertura nuvolosa;
9 della temperatura superficiale del mare e del terreno;
9 dell'osservazione della vegetazione, della neve e del
ghiaccio, del mare e delle acque interne;
9 dei parametri relativi all'atmosfera;
9 della superficie ed della copertura nuvolosa della
Terra.
DESCRIZIONE DEL SATELLITE NOAA
Reca a bordo il sensore AVHRR (Advanced Very High
Resolution Radiometer) è un radiometro a scansione
nadirale operante in 5 bande che coprono l'intervallo
spettrale dal visibile (0.58 µm) all'infrarosso termico (12.4
µm).
Ogni banda viene misurata dal satellite secondo la stessa
vista, in modo da poter effettuare analisi multispettrali
sovrapponendo le informazioni provenienti dai diversi
intervalli spettrali.
AVHRR Advanced Very High Resolution Radiometer
Radiometro che misura la radiazione emessa e riflessa in cinque canali
(bande) dello spettro elettromagnetico
Prodotti e applicazioni
NOAA-AVHRR
Temperatura Superficiale del Mare (SST)
AVHRR canale 4 AVHRR canale 5
Calcolo SST mediante
applicazione della tecnica
Split-Windows
L’assorbimento dell’atmosfera
copertura nuvolosa
Infatti le nubi assorbono tutta la
radiazione infrarossa ed emettono,
invece, quella loro dalla parte superiore,
falsando così il vero dato radioattivo
proveniente dal “corpo terrestre”.
opportuni intervalli spettrali
dette "finestre"
("Split-window"),
(lunghezza di 3.7 e 11 mµ)
Validazione dei prodotti
Per ottenere la SST si utilizza
una combinazione lineare della
temperatura di brillanza misurate
nei canali 4 e 5, corrispondenti
rispettivamente alle bande 10.311.3 mµ e 11.4-12.4 mµ.
L'area oggetto di studio del progetto
MoGeIFaCo: Si notano i punti di analisi
della sonda e la suddivisione dell’intera
area in “unità fisiografica-paesaggistica
Radiometri AVHRR - Piattaforme NOAA_12, _14, _15,_16,_17
Subset temporale
(~5 scene giornaliere)
6 lug 04
11 giu 04
30 giu 04
23 nov 04
interferenza
Raffinamento della
scelta (9 scene)
Analisi (HRTP Reader)
24 nov 04
14 dic 04
http://www.satsignal.net/
Mappa di stima dell’SST
Mappa di stima dell’SST
Si è partiti da un’elencazione dei dati raccolti in mare in un apposito
database filtrando i campi di interesse:
Creazione di una tabella dove raggruppare sia le stazioni scelte, con i
relativi campi filtrati del database, sia le immagini NOAA con i loro
riferimenti temporali.
Scelta di un determinato periodo (giorno): 6 Luglio 2004
Scelta di concentrare i rilevamenti tutti in una zona: Marinella di Selinunte
Si sono riscontrati modeste
variazioni, per lo più dovute ad
un “range” di orario delle
immagini NOAA che oscillava
tra i 30 e i 45 minuti di
differenza con i dati acquisiti
dalla sonda.
Tuttavia, dalla tabella a fianco e
dai grafici che seguono si
evince una accettabile margine
di differenza dell’ordine dello
zero (0°C).
Grafico costruito sulle differenza di temperature delle SST con le T°Sonda
Dal calcolo dello scarto quadratico medio si ha l’idea di quanto ampio sia
l’intervallo dei valori assunti dalla variabile “temperatura”: considerato
che nel nostra caso la deviazione standard è piccola, le misure sono tutte
ben raggruppate intorno al valor medio. (discostamento dal valore medio)
Dai dati rilevati dalle immagini da satellite rispetto a quelli registrati dalla
sonda, esista un margine di errore dell’ordine di 0,23°C, con una
variabilità media dell’ordine di 0.13°C.
Conclusioni
I valori di temperatura misurati in situ dalla sonda e i valori forniti
nelle stesse posizioni dai dati satellitari mostrano un buono accordo.
Sulla base di questi risultati, appare promettente una ipotesi
applicativa di tale tipologia di dati satellitari, alla determinazione della
temperatura delle acque marine superficiali, con i vantaggi che ne
derivano in termini di estensione dell’area esaminata e conseguente
abbassamento in rapporto dei costi.
Sviluppi Futuri
L’insieme dei valori di temperatura archiviati per più aree e per più
intervalli temporali possono essere utili a studi finalizzati all’evoluzione
del trend di temperatura.
Lo studio proposto appare suscettibile di un’estensione spaziale a tutto il
bacino del Mar Mediterraneo, e temporale ai dati di altre campagne a
mare.
La valenza dello studio proposto potrebbe essere sfruttata in ambito
commerciale ad uso delle attività di pesca: zone di maggior pescato.
Sviluppi Futuri
APPLICAZIONI IN G.I.S.
Integrazione dei dati telerilevati in un Sistema Informativo Geografico
dove l’immagine telerilevata registrata e corretta diventa la base
cartografica sulla quale disegnare eventuali “tematismi”
Un dato telerilevato in un GIS può aggiungere molte informazioni!
FINE
