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A seguito dei due eventi sismici del 6 febbraio 2023 che hanno sconvolto il Sud-Est della Turchia ed il Nord della Siria provocando decine di migliaia di vittime e causando danni incalcolabili, un team di ricercatori della sede di Napoli dell’Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell’Ambiente del Consiglio Nazionale delle Ricerche (IREA-CNR) ha rilevato il campo di deformazione superficiale da essi indotto applicando la tecnica della Interferometria SAR Differenziale (DInSAR). Ciò è stato possibile grazie ad un sistema sviluppato dall’IREA-CNR nell’ambito delle attività dell’infrastruttura di ricerca Europea EPOS (European Plate Observing System) per lo studio della Terra solida. Tale sistema permette di generare prodotti DInSAR in maniera automatica a seguito di eventi sismici di particolare rilevanza.

In particolare, è stato generato un interferogramma del sisma (co-sismico, vedi Figura) analizzando le immagini radar del sensore Europeo Sentinel-1A che opera alla lunghezza d’onda di circa 5.6 cm nella banda C delle microonde. Le immagini sono state acquisite il 28 Gennaio ed il 9 Febbraio 2023. A ciascuna “frangia” dell’interferogramma in Figura, ossia ad ogni ciclo di colore, corrisponde uno spostamento nella linea di vista del sensore (denominata LOS, acronimo dell’inglese “line of sight”) di circa 2.8 cm, pari alla metà della lunghezza d’onda utilizzata. L’area investigata si estende per 130.000 Km² di cui circa 35.000 sono affetti da significativi fenomeni deformativi testimoniati dalla presenza di frange interferometriche che in molte zone sono estremamente fitte (vedi lo zoom in Figura) a causa degli spostamenti, anche di vari metri, causati dagli eventi sismici.

Nei prossimi giorni sono attese nuove immagini del sensore Sentinel-1A, riprese da differenti orbite, che permetteranno ulteriori analisi. Inoltre, una serie di acquisizioni di immagini radar effettuate dai sensori radar della costellazione argentina SAOCOM-1, operante nella banda L delle microonde con circa 23 cm di lunghezza d’onda, sono già state programmate in collaborazione con le Agenzie Spaziali Italiana e Argentina. Esse consentiranno di estendere ulteriormente i risultati ottenuti grazie alle analisi basate sui dati Sentinel-1A. 

I risultati generati saranno resi disponibili attraverso il portale EPOS

I dati Sentinel-1 sono stati forniti attraverso il programma Europeo Copernicus

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L’Irea partecipa a Futuro Remoto, la storica manifestazione organizzata da Città della Scienza di Napoli, che si terrà dal 22 al 27 novembre con oltre 200 eventi dedicati al tema Equilibri.

I ricercatori dell’Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell’Ambiente del Consiglio Nazionale delle Ricerche condurranno i visitatori in magnifici ambienti di realtà virtuale in ognuno dei quali scopriranno una declinazione della parola “Equilibri” legata alle sue attività di ricerca, dal telerilevamento a microonde al bioelettromagnetismo e alla diagnostica elettromagnetica, tra satelliti e misurazioni di campi elettromagnetici in un viaggio che, partendo dall’analisi del lontano passato, attraversa il presente e guarda al futuro.

Terremoti, eruzioni vulcaniche, fenomeni di dissesto idrogeologico ci ricordano continuamente che la Terra è in continua ricerca di un suo equilibrio e va monitorata con continuità. I sensori montati a bordo di satelliti o utilizzati a terra ci aiutano a comprendere il dinamismo terrestre e acquatico e come esso evolve con lo scorrere del tempo. Un sistema in equilibrio è anche quello che descrive l’interazione tra i campi elettromagnetici e i sistemi viventi: una perturbazione di tale equilibrio può portare a effetti avversi, che possono essere evitati fissando dei limiti all’esposizione, ma anche ad effetti benefici, grazie al loro utilizzo in applicazioni terapeutiche. Equilibri tra geometrie variabili è ciò che descrive poi il rapporto tra umanità e ambiente nei secoli grazie all’analisi non invasiva dei reperti del passato.

L’evento proposto, dal titolo “riCREO Equilibri: Un viaggio virtuale per comprendere gli equilibri dinamici tra i campi elettromagnetici e l'ambiente, la salute e l'arte”, in programma il il 22, 23 e 24 novembre, è stato ideato allo scopo di coinvolgere il pubblico di tutte le età, per imparare divertendosi.

"riCREO Equilibri" è il denominatore comune delle iniziative proposte dai ricercatori di CREO - CampaniaREteOutreach, la rete di divulgazione scientifica degli Istituti campani del Consiglio Nazionale delle Ricerche a cui appartiene anche l’Irea. Attraverso l’impegno, l’inventiva e la collaborazione dei ricercatori afferenti agli istituti coinvolti nelle attività per questa edizione di Futuro Remoto, la rete CREO si popone di coinvolgere il pubblico sulle tematiche di attualità proposte e di stimolare un dialogo vivace e costruttivo con l’obiettivo di rafforzare il legame tra scienza e società.

In che modo la ricerca e l’innovazione spingeranno il “sistema pianeta” verso nuovi equilibri secondo un modello di sviluppo sostenibile? Dinanzi alle sfide globali con cui siamo chiamati a confrontarci di continuo e con uno sguardo verso il futuro, i ricercatori di CREO si metteranno letteralmente “in gioco”. I temi proposti saranno affrontati attraverso un approccio di educazione informale e multidisciplinare, che si avvale delle qualificate competenze in materie quali la chimica, l’ingegneria, la biologia, la fisica, la matematica, la medicina, le scienze della vita e lo sviluppo sostenibile.

L’Irea ha collaborato anche alla realizzazione della mostra Spazio che sarà visitabile anche dopo la conclusione della manifestazione e fino al al 31 luglio 2023. L’immagine di un interferogramma, ottenuto utilizzando la tecnica di interferometria satellitare del Radar ad apertura sintetica, porterà i visitatori a scoprire l’evoluzione del monitoraggio di uno dei siti più affascinanti e interessanti del mondo: l’area vulcanica campana.

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Misurare la contenuto idrico del suolo, ossia il contenuto d'acqua nel terreno, è essenziale per ridurre i rischi di conseguenze negative per la vita e la salute umana, l’ambiente, l’attività economica e le infrastrutture, connesse con le alluvioni nonché per prevedere un periodo di siccità. La misura dell'umidità del suolo è poi fondamentale per la pianificazione degli interventi di irrigazione dei campi agricoli.

Il telerilevamento a microonde è la principale sorgente d’informazioni a larga scala di contenuto idrico della superficie dei suoli che è una variabile climatica essenziale in quanto svolge un ruolo importante nello scambio di massa ed energia tra la superficie terrestre e l'atmosfera. Elaborando le immagini satellitari con algoritmi specifici, infatti, è possibile ottenere informazioni rilevanti sullo stato di salute della Terra.

E’ questo uno dei settori in cui sono concentrate da anni le attività di ricerca dell’IREA. In questo ambito i ricercatori della sede di Bari hanno sviluppato un prodotto in fase finale di ottimizzazione derivato dai dati radar acquisiti dai satelliti Sentinel S-1 appartenenti alla costellazione del  programma europeo Copernicus di osservazione della Terra. Il prodotto fornisce la misura del contenuto idrico medio del suolo in 1 km² ogni 6-12 giorni per il bacino del Mediterraneo. Inoltre, integrando i dati provenienti dai Sentinel S-2 è possibile fornire maggiori dettagli in termini spaziali, cioè misurare l’acqua nel suolo a livello dei singoli campi agricoli.

A questa attività di ricerca è dedicato un articolo firmato da Anna Balenzano, Ricercatrice dell’IREA-CNR, pubblicato il 5 novembre 2022 dalla Gazzetta del Mezzogiorno.

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Il terremoto di magnitudo 6,8 che ha colpito il sud del Marocco l’8 settembre 2023 (22:11:00 UTC), ha provocato uno spostamento massimo del suolo di circa 18 cm lungo la linea di vista del satellite e un minimo di circa -5 cm. (Figura 1). La misura della deformazione è stata ottenuta grazie a un sistema automatico di elaborazione sviluppato da un team di ricercatori del CNR-IREA e dell’INGV nell’ambito del Satellite data thematic core service dell’infrastruttura di ricerca EPOS (European Plate Observing System) applicando la tecnica dell'Interferometria differenziale radar ad apertura sintetica (DInSAR) ai dati acquisiti dal satellite europeo Sentinel-1A durante l'evento.

Il sistema, che viene attivato da un evento sismico, genera automaticamente una mappa dello spostamento superficiale del suolo attraverso il servizio EPOSAR. Il risultato viene immediatamente condiviso con la comunità scientifica attraverso il portale dati EPOS per ulteriori analisi. Successivamente la mappa di spostamento viene ulteriormente elaborata automaticamente dal sistema per ottenere informazioni sulla sorgente sismica che ha originato il terremoto, che in questo caso è risultata essere una faglia inversa che si immerge verso Nord con uno scorrimento massimo di circa 1,7 m, come mostrato in Figura 2.

Grazie al sistema di elaborazione automatica sviluppato è ora possibile gettare nuova luce su fenomeni drammatici come il terremoto del Marocco fornendo preziose indicazioni scientifiche sia agli scienziati che alle attività di prevenzione dei rischi.

Le informazioni sulla sorgente sismica sono disponibili sul sito dell'INGV e saranno presto integrate nel portafoglio di prodotti di EPOS. L'implementazione del sistema descritto è stata oggetto di una recente pubblicazione realizzata grazie al lavoro congiunto di ricercatori CNR-IREA e INGV.

Figura 2: Distribuzione dello spostamento della faglia ottenuto dai dati DInSAR

 Ringraziamenti

L’attività è stata condotta nell’ambito dell’Infrastruttura di Ricerca EPOS (European Plate Observing System) e dell’Accordo IREA – DPC 2022-2024. I dati Sentinel-1 sono stati forniti attraverso il programma Copernicus dell'Unione Europea.

Nell’ambito delle celebrazioni per i 100 anni CNR, si è svolta a Bari, dal 23 al 25 ottobre, la prima edizione del Festival Scientifico Cittadino “BARIcode”. Il nome scelto per la manifestazione, evocativo di Bar-code, il codice a barre, fa riferimento a un nuovo codice culturale delle scienze e delle arti, in un rapporto di scambio e dialogo con la società realizzato attraverso attività di divulgazione della scienza, trasferimento di conoscenza e generazione di impatto sul territorio.

L’iniziativa ha compreso attività ed eventi diversificati e diffusi che vanno da laboratori nelle scuole elementari a incontri di divulgazione, da mostre e concerti a salotti letterari. 

ll tema scelto per BARIcode – Edizione zero è stato l’albero come simbolo universale della vita e come metafora di qualsiasi sistema radicato in un territorio che si nutre, si sviluppa e rinnova l’ambiente in cui vive.

Il CNR-IREA (Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell'Ambiente) ha contribuito alla manifestazione organizzando e coordinando i Laboratori Didattici “Mettiamo Radici”, tenuti da ricercatori dei numerosi Istituti CNR presenti in città e indirizzati agli alunni delle scuole primarie distribuite nell’area comunale di Bari con la finalità di avvicinare i bambini al mondo della ricerca scientifica attraverso esperienze pratiche guidate dai ricercatori CNR. Al termine delle attività nel cortile di ciascuna scuola sono stati piantati degli alberi come simbolo universale della vita.

Inoltre, i ricercatori dell’IREA Anna Balenzano, Antonella Belmonte, Annarita D’Addabbo e Davide Palmisano, hanno animato il Laboratorio “Dalla Terra e dal cielo: interpretare le immagini del pianeta Terra acquisite dallo spazio”, una serie di attività ludico-didattiche per avvicinare i piccoli studenti al concetto di Osservazione della Terra.

E’ stata inaugurata lunedì 9 ottobre, presso l’Area Territoriale di Ricerca Milano 1 del CNR, la mostra ARCOBALENO E OLTRE: la Terra vista dallo spazio, realizzata dall’IREA - Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell’Ambiente in occasione delle celebrazioni per il centenario del Consiglio Nazionale delle Ricerche. L’evento ha visto la partecipazione del Dott. Emilio Campana (direttore DIITET), Dott. Francesco Soldovieri (direttore IREA), Dott. Giacomo De Carolis (responsabile IREA sede Milano), Dott. Enrico Stroppa (rappresentante Municipio 3, Comune di Milano), del comitato organizzatore IREA e del Prof. Gianluca Planamente e degli studenti del Liceo Scientifico «R. Donatelli e B. Pascal».

Gli invitati all’inaugurazione hanno potuto visitare le sale allestite con immagini e materiale multimediale allo scopo di valorizzare e divulgare le attività dei ricercatori del CNR- IREA nell’ambito delle applicazioni dell’Osservazione della Terra.

A partire da lunedì pomeriggio la mostra è stata poi aperta al pubblico e nell’arco della prima settimana ha avuto circa 200 visitatori che hanno potuto ammirare le spettacolari immagini satellitari di deserti, isole, mari, fiumi e laghi, dove natura, luce e tecnologie si mescolano per dare vita a vere e proprie opere d’arte. La meraviglia suscitata dagli ambienti del nostro pianeta ha contribuito a far comprendere le potenzialità dell’uso delle tecniche di telerilevamento per lo studio e il monitoraggio dell’ambiente e del territorio e le applicazioni e le tecniche di telerilevamento all’avanguardia sviluppate dai ricercatori del CNR-IREA per il monitoraggio degli ecosistemi acquatici, della qualità delle acque, delle colture agricole e degli incendi boschivi.

Molti i comuni cittadini che, interessati e curiosi, hanno colto l’opportunità di questo evento per conoscere nuovi aspetti della ricerca scientifica e del Consiglio Nazionale delle Ricerche. Tra i visitatori quattro classi del quinto anno del liceo scientifico delle Scienze Applicate IIS Maxwell, Milano, che, con i loro docenti e i ricercatori dell’IREA, hanno approfondito la tematica delle applicazioni dell’Osservazione della Terra per lo studio dei cambiamenti climatici. Molti anche gli studenti universitari che hanno potuto confrontarsi con i ricercatori sia sulla tematica dell’Osservazione della Terra che sul percorso formativo e le opportunità di carriera nell’ambito della ricerca ed al CNR in modo particolare.

La mostra resterà aperta per tutta la prossima settimana (da lunedì 16 ottobre a venerdì 20 ottobre). Per visitarla è necessaria una prenotazione tramite eventbrite a questo a questo link.

In occasione del centenario della fondazione del Consiglio Nazionale delle Ricerche, l’IREA - Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell'Ambiente ha organizzato una mostra multimediale di spettacolari immagini satellitari di osservazione della Terra, dove natura, luce e tecnologie si mescolano per dare vita a vere e proprie opere d’arte. Le immagini (ottenute in particolare dal satellite dell’ESA Copernicus Sentinel-2) ci propongono una visione unica di laghi, fiumi, deserti, isole, mari, luoghi remoti e molto spesso inaccessibili, per guardare il nostro pianeta sotto una luce nuova.

È infatti proprio grazie alla luce - dal visibile all’infrarosso e oltre- che arrivando all’”occhio” del satellite ci permette di osservare la Terra con rappresentazioni inedite di nicchie di biodiversità e peculiarità ambientali. Ed ecco che lo snodarsi di un fiume, le forme sinuose delle dune in un deserto o quelle geometriche dei campi coltivati, visti dall’alto, si trasformano in un quadro astratto.

Attraverso i pannelli informativi allegati a ciascuna immagine e l’incontro con i ricercatori di IREA, la mostra vuole far comprendere le potenzialità dell’uso delle tecniche di telerilevamento, facendo emergere la sinergia tra le molteplici discipline, per il loro efficace utilizzo. La mostra multimediale e autoguidata è disponibile all’indirizzo https://mostra100cnr.irea.cnr.it/

La rapida crescita di molti indicatori socio-economici (come popolazione, economia, utilizzo dell'acqua, produzione alimentare, trasporti, tecnologia, ecc.) registrata a partire dalla metà del 20° secolo, nota come “La Grande Accelerazione”, si rispecchia nell’impennata quasi simultanea del tasso di crescita dei dati relativi al sistema Terra (temperatura superficiale, acidificazione degli oceani, perdita della foresta tropicale, degrado della biosfera terrestre, ecc.), a testimonianza dell’impatto delle attività umane sull’ambiente e sui suoi ecosistemi.

Per affrontare la sfida scientifica associata ai fenomeni di “Grande Accelerazione” è necessaria la piena integrazione delle migliori metodologie disponibili di osservazione della Terra, combinando il telerilevamento satellitare e i dati in situ per il monitoraggio e la modellazione ambientale e del territorio (aree urbane e infrastrutture).

Lo Special Issue della rivista Remote Sensing "Integration of Space and In-Situ Earth Observing Methodologies for Environmental and Territory Monitoring", che ha tra gli editor Francesco Soldovieri, Direttore dell’IREA, vuole essere uno strumento efficace per promuovere e condividere approcci metodologici e nuove applicazioni basate sull'integrazione delle metodologie di osservazione della Terra multi-sorgente, multisensore e multi-risoluzione per lo studio di problemi ambientali complessi e con grandi impatti sulla società e sulla qualità della vita delle persone.

Accanto a questo, lo Special Issue prenderà in considerazione nuove applicazioni di intelligenza artificiale e metodologie di apprendimento automatico per l'elaborazione e l'analisi dei dati.

Ulteriori informazioni sono disponibili a questo link.

La scadenza per la sottomissione degli articoli è il 31 luglio 2023

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Il Consiglio Nazionale delle Ricerche ha tra i suoi obiettivi quello di promuovere la cultura scientifica nel sistema scolastico attraverso progetti mirati, iniziative divulgative ed esperienziali. Parte delle attività a supporto delle scuole è dedicata allo sviluppo di percorsi di alternanza scuola-lavoro, istituiti nel 2005 dal Ministero dell'Istruzione dell'Università e della Ricerca (MIUR) per incrementare le capacità di orientamento degli studenti, consentendo loro di acquisire strumenti, competenze e conoscenze utili per il loro futuro. E nel futuro delle nuove generazioni la ricerca può essere una concreta opportunità professionale.

In questo ambito, l’Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell'Ambiente (IREA) ha condotto quest’anno un progetto di Alternanza Scuola Lavoro con l’Istituto Magistrale Statale “Virgilio” di Pozzuoli sul tema “Osservazione di deformazioni del suolo mediante tecniche di telerilevamento satellitare e analisi vulcanologiche in situ”.

Il percorso formativo ha coinvolto gli alunni della classe IV Q del liceo scientifico. Attraverso lezioni teoriche, attività laboratoriali e attività sul campo, i ragazzi hanno prima appreso i principi base del telerilevamento e dei sensori di immagine Radar. Hanno poi potuto direttamente verificare, grazie ad una esperienza in laboratorio, come è possibile ottenere immagini ad alta risoluzione della superficie terrestre e osservare da satellite i fenomeni geologici che avvengono sulla Terra. Gli studenti hanno poi appreso i principi di base della cartografia e completato il loro percorso con il riconoscimento sul campo di strati particolari dovuti all’eruzione del Vesuvio del 79 d. C. recandosi presso Villa Regina a Boscoreale, Villa Oplonti a Torre Annunziata e agli scavi archeologici di Pompei.

Al termine del percorso gli studenti, divisi in gruppi di lavoro, hanno approfondito aspetti specifici delle attività proposte e il 7 giugno scorso, presso l’aula conferenze dell’Istituto Virgilio, hanno presentato le tematiche oggetto del percorso formativo, mostrando di aver ben colto gli elementi essenziali delle attività e dichiarando di essersi sentiti arricchiti dall'esperienza vissuta.

Con questa esperienza i ragazzi hanno “toccato con mano” cosa si fa in un Istituto di ricerca, in particolare nel campo del telerilevamento per lo studio del territorio e dei rischi ambientali. Lavorare a contatto con giovani studenti, incoraggiando e stimolando la loro curiosità, accoglierli nella propria struttura è un’esperienza importante non solo per i giovani, in vista anche delle loro scelte future, ma è molto stimolante ed entusiasmante anche per chi la propone e restituisce un senso ancora più profondo al lavoro del ricercatore: la possibilità di raccontare ai giovani una attività lavorativa bella, interessante e inclusiva, e allo stesso tempo sensibilizzare le giovani generazioni nei confronti della scienza e della ricerca, per far capire l’impatto rilevante che essa ha nella vita di tutti i giorni.

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