Soggetti coinvolti nel progetto:


Meteo Genova - Servizio meteorologico offerto da Meteo Webcam


sinottico
homepage

Il radar (RAdio Detection And Ranging) è uno strumento nato durante la Seconda Guerra Mondiale ed utilizzato a scopo bellico per la rilevazione e misurazione di oggetti e distanze. Oggi il radar è utilizzato in molti settori tra cui la meteorologia. La possibilità di utilizzare sensori radar per il monitoraggio dell'evoluzione dei campi di precipitazione è infatti già realtà e coinvolge diversi centri regionali o interregionali per la previsione meteorologica e la gestione delle allerte per la protezione civile. Il funzionamento del radar si basa sull'emissione di un impulso elettromagnetico generato dal magnetron (valvola termoionica ad alta potenza che produce microonde coerenti), irradiato e direzionato dall'antenna. L'eco di ritorno prodotto dalla riflessione del bersaglio viene rilevata dall'antenna e la misura della sua intensità rappresenta la riflettività dell'oggetto intercettato. Principale caratteristica che differenzia le tipologie di radar è la lunghezza d'onda del segnale emesso: variando questo fattore si hanno sensibilità diverse a seconda delle caratteristiche del bersaglio da individuare e differenti fattori di attenuazione nell'attraversare l'atmosfera. Le lunghezze d'onda più utilizzate dai radar meteorologici hanno una lunghezza d'onda l appartenente ai seguenti gruppi: banda X ( ~3-4 cm), C ( ~4-8 cm), S ( ~8-15 cm) ed L ( ~15-30 cm). In generale le lunghezze d'onda più piccole sono quelle che permettono di rilevare meglio le goccioline d'acqua ma, proprio per questo motivo, sono anche le più soggette a fenomeni di attenuazione. I radar meteorologici più usati per la stima delle precipitazioni lavorano in banda C ed S proprio per ridurre l'attenuazione atmosferica.


Caratteristiche del radar

  • Tipo di sensore: Koden MDS-62R;
  • Potenza trasmessa: 12 kW;
  • Antenna: guida d’onda fessurata;
  • Range massimo: 72 miglia nautiche (circa 133 km);
  • Frequenza assegnata: 9410 MHz;
  • Lunghezza d’onda di emissione in banda X (~3 cm).

10



Il Team di lavoro

Il nuovo Gruppo IRIDE S.p.A. (nato dalla fusione di AEM Torino e AMGA S.p.A.) opera da tempo nel settore della meteorologia per le sue implicazioni nella gestione dei bacini idrici; da cui il progetto di realizzare un sensore meteo per monitorare i campi di pioggia. A questo scopo si è costituito un consorzio con altre due aziende genovesi interessate alla ricerca e con competenze utili per lo sviluppo del progetto: il radar specialist APELMAR Technology KODEN Italia e la software house IBR SISTEMI. Inoltre nel dicembre 2005 per incentivare le ricadute di carattere scientifico è stato istituito presso la sede ex-AMGA un gruppo di ricerca con la collaborazione del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) con lo specifico obiettivo di definire modelli utili per estrapolare i campi di precipitazione integrando i dati provenienti dalla rete pluviometrica esistente con le immagini ottenute da un radar.

Il sistema radar

L'aspetto più innovativo del progetto risiede nel tipo di sensore radar scelto. Si tratta di un sensore radar di derivazione marina che, grazie alla larghissima diffusione in ambito navale, vanta costi di gran lunga inferiori rispetto ai radar normalmente impiegati in meteorologia. Il modello adottato ha una potenza di emissione di soli 12 kW in grado di assicurare la copertura sino a 133 km, è completamente controllato per via digitale e non richiede alcun presidio operativo. Installato a Genova in località Forte Begato, nel dicembre 2005 ad una quota di 450 m, lo strumento occupa una posizione dominante sul Golfo Ligure e consente di avere una buona visibilità sull'intero centro storico della città, oggetto di uno studio per la mitigazione degli effetti delle precipitazioni intense. Obiettivo del sensore è individuare le precipitazioni. Il radar utilizzato è in grado di discriminare l'intensità del segnale riflesso su otto livelli: da 0 a 7, dove 7 rappresenta il superamento della soglia massima. La regolazione del guadagno (gain) varia la sensibilità dell'antenna di ricezione e di conseguenza sposta il livello della soglia massima. È possibile intervenire anche sulle dimensioni della zona da esplorare che può variare da 0,5 sino a 133 km. Esplorare il cielo a distanze diverse fornisce importanti informazioni sui fronti in avvicinamento. L'interdipendenza tra i parametri di regolazione rende complessa la definizione di procedure di regolazione automatizzate. Inoltre la regolazione su coperture ampie peggiora la visione sui range più vicini. Per questi motivi è stato sviluppato un sistema applicativo in grado di effettuare più misure in varie condizioni per consentire la costruzione di una immagine efficace per l'analisi dei campi di pioggia. La quantità dei dati rilevati è un altro fattore importante per l'analisi; il radar impiegato è in grado di effettuare fino a 4096 scansioni per ogni giro di antenna e di suddividere il campionamento di ciascuna scansione in 512 segmenti. Il sistema impiega due secondi per effettuare una rotazione di antenna completa.

La gestione del sistema

Sono state introdotte delle logiche nella gestione dell'operatività del radar. Il sistema alterna intervalli di operatività a periodi di stand-by per evitare di raccogliere misure consecutive prive di differenze significative. Le misure raccolte in sequenza durante i brevi intervalli di operatività consentono di effettuare medie sul segnale per eliminare eventuali disturbi istantanei. È stata inoltre prevista la possibilità di escludere l'emissione del segnale su settori angolari che per la presenza di ostacoli non possono fornire informazioni utili o che per motivi di sicurezza non devono essere illuminati. L'introduzione di queste tecniche ha consentito di ridurre i costi di gestione dell'impianto prolungando la durata del magnetron (parte maggiormente soggetta a consumo) e di ridurre drasticamente la quantità di radiazioni elettromagnetiche emesse. I segnali di riflettività ricevuti durante l'operatività del sensore vengono memorizzati per la successiva elaborazione presso il centro di controllo dei Servizi Tecnologici e Ambientali di IRIDE SpA (ex AMGA). Il post-processing dei file di dati consiste inizialmente nell'elaborazione statistica, ovvero nel calcolo della media, della deviazione standard e del coefficiente di variazione. Le informazioni acquisite vengono poi utilizzate successivamente per cercare una correlazione tra le immagini e i fenomeni verificatisi.

Visibilità e disseminazione dei risultati di progetto