RELAZIONE FINALE DELLA XVIII SPEDIZIONE ANTARTICA
1 - Il Laboratorio di Navigazione e Meteorologia.
Il Laboratorio di Navigazione e Meteorologia a bordo di nave Italica, ha il
compito di assistere le UU.OO. di ricerca assicurando con continuità, i dati di posizione,
profondità e meteorologici, collaborare con il Comando di bordo, affinché tali ricerche
si svolgano nelle condizioni ottimali, acquisire ed elaborare i dati, redigere il Rapporto
Generale delle Attività Scientifiche. Anche quest’anno, nel solco di una tradizione
ormai consolidata, il Laboratorio, si è avvalso del valido contributo dei TT.VV. Rinaldi
e Vella, componenti l’Unità Idrografica.
Centralina meteo
VAISALA
GPS receiver
Ashtech GG24
dati meteo
Anchise
posizione
monitor interni
Ecoscandaglio
Simrad EA500
profondità
GPS receiver
Ashtech GG24
posizione
Ilio
Pc client
GPS receiver
Furuno GP500
posizione
GPS receiver
Trimble 4000
posizione
gyro compass
Sperry marine
prora
log doppler
nave
velocità
N
E
T
N
A
V
data log
2
0
0
1
Fig. 1 – Schema a blocchi semplificato del sistema NetNav 2001
La strumentazione del Laboratorio si compone di due ricevitori Aschtech GG24,
che utilizzano la tecnica differenziale tra i due sistemi GPS e GLONASS, un ricevitore
Furuno GP-500 Mark 2, integrati da un ricevitore Trimble 4000 di proprietà
dell’Università degli Studi “Parthenope” di Napoli. La profondità viene misurata
mediante un eco-scandaglio Simrad, mod. EA500, che lavora sulla frequenza di 12 kHz,
una centralina meteo VAISALA fornisce i parametri meteo: temperatura, pressione,
umidità relativa, radiazione solare e i dati del vento. Ad integrare il tutto un girobussola
SPERRY, anch’essa di proprietà dell’UdS “Parthenope”, che fornisce il dato della prora
della nave.
Tutti questi sensori sono interfacciati con il sistema integrato di navigazione
NetNav 2001, tramite i due server di rete Anchise ed Ilio. Ogni dato di posizione, è
acquisito alla frequenza di 2 sec, mentre i dati meteo sono acquisiti ogni minuto. Grazie
alla ridondanza dei dati di posizione, forniti dai quattro ricevitori satellitari, NetNav
2001 determina mediante un algoritmo statistico, la posizione standard, con frequenza
di 5 sec, alla quale vengono associate tutte le misure scientifiche eseguite.
Una rete di monitor interni, diffonde questi dati, in modo da renderli disponibili
alla generica utenza. Per particolari esigenze scientifiche, agli utenti collegati in rete è
consentito installando (da uno dei due Server) una versione di NetNav per Client,
l’acquisizione e la gestione diretta dei dati.
2 - Gestione del Laboratorio durante la XVIII Spedizione.
La maggior parte dei componenti del Laboratorio, sono stati installati nel 1997
ed hanno operato in questi anni, in situazioni spesso estreme, non sorprende quindi che
si siano verificati una serie di problemi, in particolare ai due server di rete, che
andrebbero pertanto rinnovati. Anche i collegamenti tra i sensori, moltiplicatisi nel
tempo, andrebbero rifatti. La strumentazione ha funzionato correttamente, così come la
rete e gli elaboratori elettronici; andrebbe ripristinato l’uso dell’ecoscandaglio Elac Laz
4700, in modo da avere ridondante il dato di profondità. Il plotter che impiega un
tecnologia ormai superata, andrebbe invece sostituito.
Il software di NetNav 2001, ha funzionato egregiamente, acquisendo con
continuità tutti i dati, e distribuendoli in rete, andrebbe però aggiornata la cartografia
digitale ed integrata se possibile con maggiori dettagli idrografici. Dovrebbe inoltre
essere maggiormente votato all’elaborazione dati post-processing.
La Tab.1 mostra la disposizione dei sensori, durante la fase di emergenza
causata dal danneggiamento dell’hard disk del server Anchise. A Ravenna, durante la
fase preparatoria della campagna, problemi si erano verificati anche al server Ilio.
Tab. 1 – Disposizione dei sensori sui due server di rete
Disposizione sensori
prima del guasto
#
ANCHISE
1
2
3
4
5
6
7
8
Meteo-in
GYRO
Meteo-out
VUOTO
VUOTO
GG24
ELAZ 7400
FURUNO
ILIO
VUOTO
GPS4000
SIMRAD
VUOTO
NMEA-out
SAT “B”
GG24
VUOTO
Disposizione sensori
durante l’emergenza
ANCHISE
In avaria
Disposizione finale dei sensori
ILIO
ANCHISE
ILIO
VUOTO
GPS4000
SIMRAD
Meteo-out
NMEA-out
SAT “B”
GG24
Meteo-in
Meteo-in
VUOTO
Meteo-out
VUOTO
VUOTO
GG24
ELAZ 7400
VUOTO
VUOTO
GPS 4000
SIMRAD
GYRO
NMEA-OUT
SAT “B”
GG24
FURUNO
3 - Formato dei dati acquisiti.
I dati sono stati organizzati in file giornalieri denominati ANggmmaa.dat quelli
acquisiti dal server Anchise e ILggmmaa.dat quelli acquisiti dal server Ilio, in modo da
costituire una banca dati ordinata per giorno, di forma binaria, vengono consegnati al
progetto P.N.R.A., costituendo la banca dati della spedizione
Quotidianamente, sono estratti mediante il programma LETTURA.exe, dei file
in formato ASCII, denominati ggmmLET.dat, che contengono oltre al dato di posizione
standard, anche i dati nave ed i parametri meteo, con una frequenza di 1 min, essi
costituiscono come i precedenti una banca dati, questa volta in formato ASCII, di più
immediata lettura. Un’altra versione di questi file, corretta e messa in forma leggibile
dai vari fogli di calcolo elettronici, denominata ggmmMET.dat, è stata generata dal
programma METEO2003.exe, ed utilizzata per la produzione dei grafici meteo e delle
rappresentazioni cartografiche, e messa a disposizione alle unità operative che ne hanno
fatto richiesta
Ciascun record, di tali file, è costituito da 14 campi di seguito indicati:
ORA
LATITUDINE
LONGITIDINE
VEL. NAVE
PRORA NAVE
VEL. REL. VENTO
DIR. REL. VENTO
TEMPERATURA
UMIDITA’ REL.
PRESSIONE
RADIAZ. TOT.
VEL. ASS. VENTO
DIR. ASS. VENTO
RADIAZ. INFR.
[hh:mm:ss]
[± gg.ddd ]
[± ggg.ddd ]
[nodi ]
[radianti]
[nodi]
[gradi]
[°C]
[%]
[hPa]
[W/mq]
[nodi]
[gradi]
[W/mq]
4 - Accuratezza della posizione
L’accuratezza della posizione standard è stata valutata prendendo in esame una
serie di misure acquisite in modalità statica, con nave Italica ormeggiata in porto a
Lyttelton, durante il periodo 3 – 5 gennaio 2003. Considerando per la popolazione degli
errori GPS, una distribuzione di tipo normale, si è osservata la percentuale di misure
comprese entro un intervallo di ± σ, corrispondente alla percentuale del 67%, definendo
pertanto il cerchio di certezza entro cui si trovava la nave, ovvero la ripetibilità del
sistema NetNav 2001, in altri termini la capacità di ritornare sulla medesima posizione.
Durante la XVIII spedizione, nelle fasi di avvicinamento e posizionamento di
precisione si è osservata la totale ripetibilità dei dati di posizione e di profondità.
Fig. 2 – Posizionamento statico dei ricevitori GG24 Ashtech
Tab. 2 – Valutazione della precisione dei sistemi di posizionamento
Porto di Lyttelton (03/01/2003 − 05/01/2003)
Ricevitore
GG24
Aschtech
GG24
Aschtech
GP-500
Mark-2
Furuno
GPS 4000
Trimble
Server
Latitudine
Media
σϕ (m)
Longitudine
media
σλ (m)
Numero
di misure
Anchise
43°36’.3771 S
± 10.1854
172°43’.2421 E
± 8.1533
21872
Ilio
43°36’.3814 S
± 6.0603
172°43’.2346 E
± 3.3867
9187
Ilio
43°36’.3753 S
± 10.7426
172°43’.2421 E
± 5.1883
55531
Anchise
43°36’.3769 S
± 4.0343
172°43’.2411 E
± 4.5990
87007
5 - Cartografia nautica.
Durante questa spedizione, alla stregua dei primi esploratori, è capitato di dover
rappresentare nuovi profili di costa, ciò è stato realizzato con osservazioni radar grazie
all’aiuto degli ufficiali di plancia e mediante ricostruzioni di immagini da satellite, è
stato il caso del Ross Ice Shelf, dove l’occasione data dalle ricerche eseguite in loco ha
consentito di ridisegnarne il profilo modificatosi negli ultimi anni.
Anche durante questa spedizione si è sentita la necessità di poter disporre, quasi
in tempo reale, del supporto cartografico necessario per poter valutare e pianificare, con
rapidità, le ricerche scientifiche fatte e quelle da programmare.
La carta di Mercatore, detta Carta Nautica, rappresenta ancora oggi, dopo secoli,
un abaco insostituibile, è presente a bordo di tutte nave, è utilissima per far di conto
rapidamente, e fornisce una rappresentazione fedele dello scenario delle operazioni,
essendo isogona e mantenendo, per zone limitate, inalterate le distanze. Altre
rappresentazioni, seppur valide, hanno soltanto una valenza illustrativa.
75° S
NE
O
L AB
O
R
B-15
XVI I I SPED
I ZI
I O DI NAV
OR
IG
AT
CA
LI
NE - NAVE I T
IO
A
AZ
76° S
Mar
di
Ross
77° S
nuovo profilo
ROSS ICE SHELF
78° S
vecchio profilo
79° S
160° E
170° E
180°
170° W
Fig. 3 – Il nuovo profilo del Ross Ice Shelf determinato con osservazioni radar
Questa unità operativa, ha fatto un grosso sforzo per assicurare questo servizio,
per l’occorrenza è stato progettato un software cartografico CHART18.bas, i cui
algoritmi sono basati sull’ipotesi di terra sferica, e fanno uso delle seguenti relazioni di
corrispondenza:
x=kλ
y = k log [tan (π/4 + ϕ/2)]
dove k è una costante che dipende dalla scala della carta ed è associabile all’ellissoide
rappresentativo WGS84, modello matematico a cui fanno riferimento anche i dati di
posizione forniti dai ricevitori GPS. Di seguito sono riportati altri esempi di questa
produzione cartografica, una più ampia raccolta di mappe sarà inserita nel Rapporto
Generale delle Attività Scientifiche.
6 - Meteorologia
I dati meteorologici, come accennato, sono stati acquisiti, ogni minuto dalla
stazione meteo VAISALA, e quotidianamente elaborati e rappresentati con grafici e
tabelle, e distribuiti alle unità operative interessate, la raccolta completa farà parte del
Rapporto Generale delle Attività Scientifiche.
Una breve annotazione va fatta circa le condizioni ambientali che quest’anno
sono risultate particolari, occorre dire che oltre alla notevole presenza di ghiacci, si è
osservato anche un’abbondanza di precipitazioni, accompagnata da un’elevata umidità
relativa. Le temperature nel mare di Ross si sono mantenute sempre al di sotto dello
zero, la temperatura minima è stata di –16°.8 e si è verificata il giorno 2 febbraio ai
margini del Ross Ice Shelf. In questa zona sono state misurate anche le maggiori
escursioni di temperatura.
Lo stato del mare durante il viaggio di andata e nel mar di Ross, è stato buono,
nel viaggio di ritorno invece è stato quasi sempre perturbato. Una curiosità, tranne che
per due brevi tratti, durante tutta la campagna il percorso della nave si è svolto sempre
nell’emisfero orientale.
Durante il viaggio di ritorno, limitatamente al mar di Ross, date le particolari
condizioni climatiche verificatesi durante questa spedizione, sono state fornite
quotidianamente, ai colleghi americani, notizie sul percorso dalla nave e la situazione
dei ghiacci ad essa circostanti.
7 - Batimetria
In collaborazione con l’unità idrografica, è stata fornita assistenza alle unità
operative, che avevano particolari esigenze riguardo al dato batimetrico, in particolare
durante il recupero e la posa dei mooring, i carotaggi e nelle fasi di ricerca dei mooring,
dove sono state approntate ed eseguite opportune linee di ricerca, con turni di
osservazione all’eco-scandaglio.
Si è sentita comunque l’esigenza di avere a disposizione una cartografia più
aggiornata del mar di Ross, e la possibilità di usufruire in maniera immediata delle
esperienze trascorse.
8 - L’attività scientifica e la navigazione.
L’attività scientifica di questa campagna, è stata condizionata dalla presenza, nel
mar di Ross, di due grossi iceberg, il B15 ed il C19, il primo solidale con l’isola di Ross
ed il Ross Ice Shelf, mentre il secondo alla deriva, si è posizionato all’altezza dell’isola
di Coulman, assumendo nel tempo una rotazione oraria. Unito a questo la presenza di
venti dominanti da Sud per larga parte del primo periodo della Spedizione, ha fatto sì
che la costa di Victoria Land, fosse investita da una grande quantità di ghiacci, che si
ispessivano addossandosi. Soltanto le acque di Baia Terra Nova, a ridosso del
Drygalski, rimanevano libere dai ghiacci, ed è in questa zona, che gioco forza si è svolta
la prima parte della attività scientifica. Anche larga parte del mar di Ross, e del bordo
del Ross Ice Shelf è risultata occupata dai ghiacci.
Fig. 4 – Mappa dei ghiacci del 13 febbraio 2003 e aree di interesse
per l’attività scientifica.
La nave proveniente dalla Nuova Zelanda, prima di approdare in base ha
eseguito una serie di attività scientifiche, tra le quali, il recupero del mooring L.
Dopo la sosta, all’uscita dalla base, la nave è rimasta ferma nei ghiacci per molti
giorni, l’intervento della nave russa Capitan Khlebnikov, ha riportato la nave nelle
acque di BTN, dove è stato eseguito un programma di ricerca. Solamente il 30
gennaio, dopo innumerevoli tentativi, nave Italica è uscita in mare aperto e si è
diretta verso sud, per eseguire un’indagine idrologica con calate CTD, effettuate
costeggiando a destra il B15 ed il Ross Ice Shelf. Anche in questo caso, la presenza
di ghiaccio ha impedito il completamento dell’attività che comprendeva anche la
posa del mooring F. Pertanto al termine di tutte le attività scientifiche previste nella
zona, la nave ha diretto verso nord, costeggiando il C19 ed effettuando senza
risultato il recupero del mooring B e la posa di un nuovo mooring. Nella zona di
Cape Hallet, si è posizionato, al termine di un’indagine idrologica il mooring G.
L’interesse scientifico si è poi focalizzato nella zona di Cape Adare, deve si è svolta
un’intensa attività con calate CTD, lancio di XBT ed atri esperimenti. Terminata
questa fase la nave è ritornata verso Sud, nei pressi della zona del mooring B, ove si
è effettuato un carotaggio, dopodiché si è giunti, eseguendo una serie di calate CTD
ogni 30 mg, nelle acque antistanti il Drygalski, dove per circa due giorni sono stati
eseguiti rilievi batimetrici dall’U.O. Idrografica. Un ulteriore indagine è stata
effettuata stavolta a sinistra del B15, al termine del quale la nave ha fatto rientro in
base per le operazioni di carico e chiusura.
Alle ore 1048 del 20 febbraio, è iniziata la fase di imbarco del materiale e del
personale di base, le operazioni di carico del materiale si sono concluse alle 1730
del giorno 21/2, mentre le ultime persone sono imbarcate alle ore 1050 del giorno
23/02. Al termine di tutte le manovre necessarie per mettere la nave in condizioni di
sicurezza, verso le ore 1210 dello stesso giorno, la nave ha iniziato il viaggio di
ritorno.
L’uscita dai ghiacci, come nelle altre occasioni, è avvenuta seguendo una rotta
Sud Est. Superata questa prima fase, la nave ha rivolto la prua verso Nord,
costeggiando l’iceberg B19, si è notato durante la navigazione ghiaccio di recente
formazione. Alle 2215 del giorno 25/02, in latitudine 69°25’ S, la nave finalmente
libera dai ghiacci ha potuto assumere la velocità di crociera.
Durante il viaggio di ritorno, le condizioni meteo marine non sono state delle
migliori, una serie di depressioni hanno interessato il percorso della nave, è stato
comunque eseguito dall’unità operativa Giglio, un carotaggio oceanico in posizione
LAT = 61°35’ S LONG = 174°26’ E, operazione durata dalle ore 0915 alle ore 1151
del 28/2, sono stati effettuati anche una serie di lanci XBT, uno ogni 15 mg tra le
latitudini 54°S e 51°S, eseguiti dall’unità operativa Budillon.
Il passaggio al 60° parallelo sud, durante il viaggio di andata è avvenuto il
giorno 8 gennaio alle ore 1700 in LONG = 175°43’E, durante il ritorno è avvenuto il
giorno 28 febbraio alle ore 1930, in LONG = 173°25’E.
La nave, dopo un percorso di 8285 miglia, è arrivata nelle acque di Lyttelton
il giorno 5 marzo, le operazioni di attracco si concluse alle ore 1246 UTC, dello
stesso giorno.
Tab. 3 – Miglia percorse durante la XVIII Spedizione
Miglia
Percorso
Viaggio di andata
Attività nel mar di Ross
Viaggio di ritorno
totale
2313
3720
2252
8285
Fig. 5 – Rappresentazione di Mercatore, del percorso dell’Italica nel mar di Ross,
sono indicate anche le posizioni della nave a mezzogiorno (L.T.)
Attività di mooring
Mooring
Posa
(Sped)
Latitudine
Longitudine
Prof.
(m)
A
B
D
H1
H2
L
G
XVI
XVIII
XVIII
XVII
XVII
XVIII
XVIII
76°42’.052 S
74°01’.330 S
75°07'.855 S
75°57’.461S
75°09’.936 S
74°44’.551 S
72°24’.057 S
169°04’.794 E
175°05’.654 E
164°25’.734 E
177°38’.709 W
176°14’.603 W
164°08’.542 E
173°05’.066 E
806
587
1001
632
738
156
512
70° S
NE - NAVE IT
A
XVI I I SPED
I ZI
ON
E-
L AB
Cape Adare
A-
I O DI NAV
OR
IG
AT
LI C
IO
AZ
OR
VICTORIA
LAND
G
B
L
75° S
D
H2
H1
A
78° S
Ross Ice Shelf
160° E
170° E
180°
170° W
Tab. 4 - Operazioni scientifiche eseguite durante la XVIII Spedizione
Tipo di ricerca
LIDAR
TS Superficiale
CO2
Lanci XBT
DRIFTER
HPLC
CTD
FLUOR
TIC
SIMBAD
F Superficiale
MOORING
SACLANTIC
FOTO/FRRF
RETINO
ACCIAIOGO FLO
FIS
IDROGRAFIA
ADCP
CAROTAGGIO
Numero di esperimenti
Unità Operativa
presente a bordo
Acquisizione continua per tutto il periodo
PALUCCI
Acquisizione continua per tutto il periodo
BUDILLON
24 misurazioni
GIGLIO
99 nel viaggio andata, 24 nella zona di Cape PASCHINI-MELONI
Adare, 17 nel viaggio di ritorno
7 lanci
BUDILLON
1 acquisizione
SPELAZ
129 calate
BUDILLON
30 misurazioni
SPELAZ
90 prelievi
SANDRINI
5 misurazioni
SPELAZ
2 misurazioni
GIGLIO
Recuperato (L) – non recuperati (D,B) – posati MELONI
(D,L,B,G)
1 calata
SPELAZ
28 calate
SPELAZ
6 calate di 3 retini
GIGLIO-MANNO
Varie calate nei giorni 18/1, 2-5-7-12/2
SOGGIA
Varie calate nei giorni 17-18-27-29/1, 2-5-17/2
Attività nei giorni 19/1, 14-56/2
per un totale di 55 h
21 calate
3 calate nei giorni 13-18-28/2
SOGGIA
RINALDI
MELONI
GIGLIO
Ringraziamenti
Si ringrazia: il bordo, in particolare il personale di plancia per la pazienza, la
professionalità e la disponibilità concessaci; la comunità scientifica.
Un grazie particolare al dr. Claudio Poggi per l’aiuto concessoci.
Un grazie alla vecchia Italica, che ci ha riportati a casa.
Un pensiero per Silvia.