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Report IREA 2016-2019

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Report IREA 2016-2019 Consiglio Nazionale delle Ricerche Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell’Ambiente Report IREA 2016-2019 Pagina 1 di 211 Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell’Ambiente Report IREA 2016-2019 A cura di Maria Consiglia Rasulo 1 2 Pagina 3 di 211 Consiglio Nazionale delle Ricerche Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell'Ambiente © Cnr Edizioni, anno 2020 Piazzale Aldo Moro, 7 - 00185 Roma www.edizioni.cnr.it - [email protected] - 06 49932287 ISBN versione cartacea 978 88 8080 428 4 ISBN versione digitale 978 88 8080 429 1 Il testo è accessibile online: https://doi.org/10.26324/2020REPORTIREA 3 In copertina 1. Immagine del lago Trasimeno in Umbria ottenuta dall’IREA elaborando i dati del potente sensore ottico iperspettrale montato a bordo del satellite PRISMA dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI). La mappa mostra come le acque siano generalmente meno torbide nella baia sudorientale, dove comunità di macrofite aquatiche (vegetali macroscopicamente visibili) hanno un ruolo anche nel limitare la risospensione dei sedimenti del fondale. 2. Vista tridimensionale della componente orizzontale (in direzione Est-Ovest) degli spostamenti del suolo che hanno interessato l’Etna nel corso dell’eruzione del 24-27 dicembre 2018 ricostruiti attraverso l’analisi delle immagini radar dei satelliti Sentinel-1 appartenenti alla costellazione del programma europeo Copernicus. Le due frecce bianche indicano la direzione degli spostamenti i cui valori massimi superano i 30 cm verso Ovest e i 50 cm verso Est sulla sommità del vulcano. Nell’area prossima all’epicentro del terremoto del 26 dicembre (indicato con la stella bianca), il massimo spostamento del suolo verso Est è stato di 14 cm, mentre il corrispondente spostamento verso Ovest è stato di 17 cm. 3. Modello Digitale di Elevazione ottenuto elaborando dati acquisiti da un sistema SAR interferometrico single-pass aviotrasportato. 4. Mappa di umidità del suolo ad 1km di risoluzione derivata da una composizione di immagini Sentinel-1 acquisite in 6 giorni sul Mediterraneo. 5. Manipolazione di colture cellulari in condizioni di sterilità. 6. Trattamento al plasma ossigeno di superfici utilizzato per la fabbricazione di dispositivi optofluidici e microfluidici presso il laboratorio di sensoristica ottica dell’IREA. Le modifiche superficiali indotte dal plasma sono in grado di produrre aumento della bagnabilità, miglioramento delle proprietà di adesione e rimozione di impurità o contaminati. 4 Pagina 5 di 211 Prefazione La realizzazione di questo report sulle attività dell’Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell’Ambiente, il sesto della serie, è coincisa con un momento molto difficile per tutti, quando il lockdown, imposto per arginare la pandemia di covid-19, ci ha obbligati ad interrompere la nostra quotidianità. Nei giorni in cui la gran parte delle attività sono state ferme, le scuole chiuse, i trasporti limitati, i rapporti umani quasi annullati ci è sembrato ancora più doveroso e urgente rispondere al bisogno di conoscenza della società illustrando le attività che si svolgono nel nostro Istituto, che contribuiscono a dare risposte a problematiche di notevole importanza in settori che vanno dal monitoraggio del territorio e dell’ambiente, alla sicurezza, alla protezione delle infrastrutture strategiche, allo sviluppo di tecnologie per la gestione sostenibile e la protezione dei beni culturali, all’agroalimentare, alla sanità e salute. Sfogliando questo volume è possibile trovare una descrizione sintetica delle principali linee di ricerca che vengono svolte e dei progetti in corso o terminati nel quadriennio di riferimento, l’elenco della produzione scientifica, brevi profili dei ricercatori e del personale tecnico e amministrativo, nonché l’elenco del personale a contratto, associato e in formazione, cioè di tutti coloro che contribuiscono quotidianamente alle attività di ricerca e al funzionamento dell’Istituto. Il volume si conclude con le principali news pubblicate sul sito dell’IREA, con le quali si sono voluti mettere in evidenza alcuni importanti risultati raggiunti o eventi che hanno coinvolto l’Istituto. Ancora un grazie particolare per il prezioso lavoro svolto va a Maria Consiglia Rasulo, che ne ha curato la progettazione, la redazione e la grafica, e a tutto il personale dell’IREA che ha contribuito alla sua realizzazione. Riccardo Lanari Direttore IREA 5 6 Pagina 7 di 211 Indice Presentazione ……………………………………….. pag. 9 Sedi ………………………………….………………….…… “ 13 Bilancio e rendimento ……….………………….…… “ 14 Collaborazioni e rapporti con la realtà socio-economica …………………………. “ 14 Laboratori e attrezzature ………..…………….….. “ 15 Tematiche di ricerca……………………….…..… pag. 21 Telerilevamento a microonde …………………….. “ 23 Telerilevamento ottico …………………………….… “ 33 Diagnostica Elettromagnetica …………………..... “ 39 Sistemi per l’informazione geografica …….….. “ 47 Bioelettromagnetismo …………………………….… “ 51 Comunicazione pubblica della scienza …….…. “ 57 Personale …………………………...…………………. pag. 61 Prodotti della ricerca ..…………................…… pag. 97 Progetti …………………………………................…… pag. 123 News ……...………………………………................….. pag. 171 7 8 Pagina 9 di 211 Presentazione L’Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell’Ambiente (IREA) è uno degli Istituti di eccellenza del Consiglio Nazionale delle Ricerche, secondo quanto emerso anche dall’ultima Valutazione della Qualità della Ricerca effettuata dall’ANVUR (Agenzia Nazionale di Valutazione del Sistema Universitario e della Ricerca). All’interno del CNR, l’IREA afferisce al Dipartimento “Ingegneria - ICT e tecnologia per l'Energia e Trasporti” e partecipa alle attività del Dipartimento “Scienze del sistema Terra e Tecnologie per l'Ambiente”. Inoltre, l’Istituto è coinvolto in progetti di ricerca in collaborazione con il Dipartimento “Scienze Umane e sociali - patrimonio culturale”. L’IREA svolge attività di ricerca legate allo sviluppo di metodologie e tecnologie per l'acquisizione, l'elaborazione e l’interpretazione di immagini e dati ottenuti da sensori di tipo elettromagnetico - operanti da satellite, aereo e in situ - finalizzate al monitoraggio dell'ambiente e del territorio, alla diagnostica non invasiva ed alla valutazione del rischio elettromagnetico. Inoltre, vengono sviluppate metodologie e tecnologie per la realizzazione di infrastrutture di dati geo-spaziali e per applicazioni biomedicali dei campi elettromagnetici. Attenzione viene anche dedicata ad attività di indagine, ricerca e sperimentazione sulla comunicazione pubblica della scienza ed ad attività di divulgazione scientifica. L'Istituto è una realtà fortemente multi-disciplinare, avendo al suo interno consolidate competenze nei settori del telerilevamento a microonde ed ottico, della diagnostica elettromagnetica, dell'informatica per la gestione e l’elaborazione di dati geo-spaziali, della geofisica per lo studio dei processi geologici a partire da dati telerilevati, del bioelettromagnetismo per la valutazione del rischio dell’esposi- zione ai campi elettromagnetici ed anche delle loro possibili applicazioni in ambito medico. Grazie a queste competenze e alle capacità dei suoi ricercatori, è stato possibile raggiungere in questi anni importanti risultati scientifici. Le attività di ricerca svolte presso l’IREA rispondono alle esigenze di sviluppo scientifico e tecnologico del Paese e hanno numerose ricadute applicative in ambiti importanti tra cui i principali sono la sicurezza, il monitoraggio dell’ambiente, la sanità e salute. Il tema della sicurezza è centrale nelle attività di ricerca dell’Istituto. Incrementare il livello di sicurezza e protezione dei cittadini europei è un’importante sfida di Copernicus, il Programma Europeo di Osservazione della Terra, oltre che di Horizon 2020, il principale programma dell'Unione Europea per il finanziamento della ricerca e dell'innovazione per il periodo 2014-2020, che ha avuto tra gli obiettivi quello di aumentare la resilienza della società rispetto a disastri naturali o incidenti causati dall’uomo attraverso l’elaborazione di soluzioni innovative nel campo della gestione delle crisi. In questo ambito rientrano molte delle attività dell’IREA che è impegnata in numerosi progetti di ricerca che spaziano dal monitoraggio del territorio tramite sensori e tecniche radar satellitari/aereo/ drone, all’individuazione e valutazione di fattori di rischio (sismico, idrogeologico, antropico), al controllo delle strutture e infrastrutture, alla sicurezza in mare. In particolare, l’IREA è Centro di Competenza per il Dipartimento della Protezione Civile per il monitoraggio delle deformazioni del suolo rilevate applicando tecniche Radar interferometriche satellitari e sfruttando i dati acquisiti dai sensori satelli- tari COSMO-SkyMed e Sentinel-1. Tramite una metodologia innovativa completa- mente sviluppata presso l’IREA e largamente utilizzata a livello internazionale, 9 Presentazione denominata SBAS, che permette lo studio dell’evoluzione temporale dei fenomeni di deformazione rilevati, l’IREA monitora le deformazioni del suolo dei principali vulcani attivi italiani, quali la Caldera dei Campi Flegrei, il Vesuvio, l'isola di Ischia, l'Etna, Stromboli e Vulcano, e fornisce aggiornamenti con cadenza mensile al Dipartimento di Protezione Civile e agli altri centri di Competenza dedicati al monitoraggio dei vulcani. Inoltre genera le mappe di spostamento indotto dai principali eventi sismici a livello nazionale ed internazionale. In questo ambito ha fornito, in tempi molto rapidi, utili informazioni circa le deformazioni
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