Remote Sensing gas, ISAC
Il remote sensing dei gas con tecniche DOAS
Andrea Petritoli, Giorgio Giovanelli, Elisa Palazzi,
Ivan Kostadinov, Daniele Bortoli, Fabrizio Ravegnani
Istituto di Scienze dell’Atmosfera e del Clima, ISAC-CNR, Bologna
Remote Sensing gas, ISAC
Schema della presentazione
Breve introduzione sulla metodologia DOAS e sul tipo
di strumentazione impiegata
Attività di ricerca condotta nel gruppo
Possibili collaborazioni/sinergie all’interno del consorzio
Possibili
collaborazioni
all’esterno/trasferimento
tecnologico e di know how
LaRIA Kick Off, 21 Luglio 2005.
Remote Sensing gas, ISAC
Metodologia e strumentazione impiegata
LaRIA Kick Off, 21 Luglio 2005.
Remote Sensing gas, ISAC
Metodologia e strumentazione impiegata
LaRIA Kick Off, 21 Luglio 2005.
Remote Sensing gas, ISAC
Metodologia e strumentazione impiegata
LaRIA Kick Off, 21 Luglio 2005.
Remote Sensing gas, ISAC
Metodologia e strumentazione impiegata
LaRIA Kick Off, 21 Luglio 2005.
Remote Sensing gas, ISAC
Metodologia e strumentazione impiegata
LaRIA Kick Off, 21 Luglio 2005.
Remote Sensing gas, ISAC
Metodologia e strumentazione impiegata
OU
EU
Input channels
Rotating mirror,
sensor and filters
Instrument Characteristics:
Spectroradiometer operating in the
UV/Visible (285 – 1100 nm), Res.
0.4 nm;
5 optical inputs: 3 with about 10-5 sr
Field of View (DOAS), 2 for upward
and
downward
actinic
flux
measurements through 2p radiometric
heads;
Holographic grating connected to a
fast moving stepper motor (whole
spectrum detection in about 2-5 min);
CCD 1100x330 pixels sensor, Back
Illuminated technology: -30°C ;
A Cooling system keeps the
spectrometer
at
a
constant
temperature.
Monochromator
LaRIA Kick Off, 21 Luglio 2005.
Remote Sensing gas, ISAC
Attività di ricerca
Osservazione della composizione chimica della stratosfera
•Misure da aereo di alta quota (M55-Geophysica)
Giovanelli et al., 2005,Petritoli et al., 2002, etc
LaRIA Kick Off, 21 Luglio 2005.
Remote Sensing gas, ISAC
Attività di ricerca
Osservazione della composizione chimica della stratosfera
•Misure da terra Mt. Cimone (Italia), Terra Nova Bay
(Antartide), Stara Zagora (Bulgaria), Evora (Portogallo)
Mt. Cimone
Petritoli et al., 2002b, etc
LaRIA Kick Off, 21 Luglio 2005.
TNB
Remote Sensing gas, ISAC
Attività di ricerca
Osservazione della composizione chimica della troposfera
•Da satellite
Petritoli et al., 2004, etc
LaRIA Kick Off, 21 Luglio 2005.
Remote Sensing gas, ISAC
Attività di ricerca
Osservazione della composizione chimica della troposfera
•Da terra
Strumentazione
Sistema DOAS in
configurazione attiva con
percorso geometrico
variabile
Più di 20 specie gassose misurabili
contemporaneamente da un solo sistema
DOAS
LaRIA Kick Off, 21 Luglio 2005.
Risultati
Remote Sensing gas, ISAC
Attività di ricerca
Modellistica di trasferimento radiativo
PROMSAR is a radiative transfer model (RTM), based on a Monte Carlo
technique, for the interpretation of diffuse solar radiation measurements
obtained by spectrometers using DOAS
Comparison between three
NO2 SCs simulated by
PROMSAR and the NO2 SC
measured at ISAC-CNR
(Bologna) on 19/07/2003. The
spectrometer GASCOD
looking at zenith was located
on the roof of the ISAC
institute at 42 metres of
altitude. In A, the interval of
solar zenith angles ranges
from 20° to 80°, in B from
80° to 95°.
Palazzi et al., 2005 in press
LaRIA Kick Off, 21 Luglio 2005.
Remote Sensing gas, ISAC
Attività di ricerca
Modellistica di trasferimento radiativo e metodi di
inversione – da terra
ˆ
x̂  x  ( A  In )(x  xa )  G y K b(b  b)  G y F  G y
with A = x’/ x (Averaging Kernels) and G= R/ y (Contribution function)
A priori
information
is essential
above 35 Km
Information on
the real state of
the atmosphere
can be obtained
below 35 Km
Petritoli et al., 2002, 2004
LaRIA Kick Off, 21 Luglio 2005.
Remote Sensing gas, ISAC
Attività di ricerca
Modellistica di trasferimento radiativo e metodi di
inversione – da terra
ˆ
x̂  x  ( A  In )(x  xa )  G y K b(b  b)  G y F  G y
with A = x’/ x (Averaging Kernels) and G= R/ y (Contribution function)
Petritoli et al., 2002, 2004
LaRIA Kick Off, 21 Luglio 2005.
Remote Sensing gas, ISAC
Attività di ricerca
Modellistica di trasferimento radiativo e metodi di
inversione – da aereo
Simulazioni di retrieval tomografico
ottenuta con il modello TOGART
(Tomographic retrieval of GASOCD
observations based on the Algebraic
Reconstruction Technique)
LaRIA Kick Off, 21 Luglio 2005.
Remote Sensing gas, ISAC
Collaborazioni interne
Confronto tra strumentazione classica (ARPA - centraline),
sistemi DOAS e sensori in situ (UNIFE, IMM, IMEM)
Perchè
•Validazione interna, necessaria
•Più visibilità verso le ARPA
•Verifica della corrispondenza della strumentazione alle
caratteristiche richieste dalle normative (che non vincolano
il tipo di strumento ma le prestazioni!)
Dove
L’area CNR di Bologna presenta delle strutture già esistenti
e concentrazioni di inquinanti relativamente basse adatte a
testare il detection limit degli strumenti
LaRIA Kick Off, 21 Luglio 2005.
Remote Sensing gas, ISAC
Trasferimento tecnologico e di know how
Progetti in divenire, in accordo anche con le esigenze dei
possibili fruitori e con le discussioni/collaborazioni interne
al consorzio
Ci sono tuttavia delle linee già marcate di possibili
collaborazioni
Sia l’ARPA Emilia Romagna che l’ARPA Lombardia hanno
investito pesantemente, nel recente passato, su
strumentazione DOAS senza risultati...
Le cause sono state essenzialmente la mancanza di personale
qualificato  necessità di …
Formazione
LaRIA Kick Off, 21 Luglio 2005.
Remote Sensing gas, ISAC
Trasferimento tecnologico e di know how
Un’altra area di interesse delle ARPA e Amministrazioni
pubbliche in genere, sono le Valutazioni di Impatto Ambientale
(VIA)
Sviluppo di un mezzo attrezzato con strumentazione remote
sensing (DOAS e FTIR in collaborazione con Loccioni per
esempio) e di un aereo attrezzato (DOAS, lidar etc)
Monitoraggio
•Creare delle facilities utilizzabili dalle
amministrazioni (Provincia, Regione etc)
per il monitoraggio di aree non coperte
dalle ARPA e per le VIA
Modellistica e Calcolo
•Creare una sinergia con il settore della
modellistica per integrare le osservazioni dai
mezzi mobili con le simulazioni dei modelli
e fornire agli utilizzatori previsioni sulle
evoluzioni temporali dei campi chimici e
sull’impatto ambientale locale
LaRIA Kick Off, 21 Luglio 2005.
Remote Sensing gas, ISAC
Conclusione
Pagina web del gruppo
http://www.isac.cnr.it/~trasfene
Grazie dell’attenzione
LaRIA Kick Off, 21 Luglio 2005.