Area Tematica 4 - OSSERVAZIONE della TERRA e MODELLI
Le principali attività dell'area tematica Osservazione della Terra (OT) e modellistica degli ecosistemi polari sono: remote e proximal sensing, analisi spaziali, cartografie tematiche e organizzazione della conoscenza geografica ed ambientale. L’attività è incentrata su tre pilastri metodologici principali, e sulla loro integrazione: metodi osservativi da remoto e in loco, organizzazione delle informazioni a supporto della conoscenza, rappresentazione tramite modelli numerici e concettuali. L’investigazione scientifica ha per oggetto le risposte degli ecosistemi polari, anche attraverso il confronto con le diverse fasce climatiche, alle variazioni della temperatura dell'aria e del mare, i cambiamenti delle calotte polari, le variazioni del livello del mare e dell’estensione, persistenza e spessore del manto nevoso e dei ghiacci, l’evoluzione del permafrost, i processi di erosione ed accrescimento costieri, il rilascio e la segregazione di gas clima-alteranti ed i cicli biogeochimici, la biodiversità. Le metodologie osservative mirano a rilevare dinamiche ambientali e climatiche a differenti scale spaziali e temporali attraverso l’individuazione e lo studio di molteplici variabili essenziali e le loro interazioni sia biologiche che geofisiche, integrando le informazioni delle diverse piattaforme. Il confronto continuo consente di integrare i modelli spaziali ed ecologici con i dati osservativi.
L’area ha un gruppo dedicato all’organizzazione della conoscenza terminologica multilingue, thesauri e metadati a supporto della descrizione del dato e dell’informazione ambientale, con focus sugli ambienti polari. L’area tematica sviluppa, in accordo con i principi FAIR (Findable Accessible Interoperable Reusable), catene di dati e prodotti a sostegno dello studio di sistemi terrestri, acquatici e della criosfera e lo sviluppo di GIS interoperabili, cartografia tematica e servizi operativi. Nella foto a sinistra il Ghiacciaio Spegazzini (Parco Nazionale Los Glaciares, Santa Cruz, Argentina, Gennaio 2010), assieme ai ghiacciai Upsala e Perito Moreno, alimenta il Lago Argentino nel Parco Nazionale Los Glaciares. In questa foto è visibile la fronte del ghiacciaio di tipo calving, caratterizzata da abbondanti seracchi, che possono raggiungere 135 m di altezza.
Principali ERC panels: • LS8 - Environmental Biology, Ecology and Evolution • PE10 - Earth System Science • SH7 - Human Mobility, Environment, and Space • SH2 - Institutions, Values, Environment and Space
Progetti • BioGeoAlbedo - Bio-Geo Albedo feedback on the margins of the Antarctic Ice Sheet • CAIAC - oCean Atmosphere Interactions in the Antarctic regions and Convergence latitude • CASSANDRA - AdvanCing knowledge on the present Arctic Ocean by chemical-phySical, biogeochemical and biological obServAtioNs to preDict the futuRe chAnges • CRASI - Characterization of Radiative-chemical processes at the Air/Snow Interface • ECOClimate - Nutrient cycling, Ecosystem functioning and Climate change in Arctic lake ecosystems • HYDROCOASTAL - Coastal ocean and inland water altimetry • iSCORE - Infrastructure on Snow COver Reflectance and sEasonality • ITINERIS - Italian Integrated Environmental Research Infrastructures System • PNRR NBFC Spoke 1 - National Biodiversity Future Center
Caratterizzazione della colonna atmosferica tramite tecniche di telerilevamento e studio dell’aerosol all’interfaccia con il suolo, utilizzo dei dati di OT e loro validazione con misure da terra. Chimica dell’atmosfera, microchimiche e microfisiche clima-alteranti (utilizzo di prodotti tematici di emissioni da incendi e di inquinamento atmosferico); fisica dell’atmosfera tramite misure puntuali presso osservatori permanenti in aree polari e di alta quota, sia fissi che mobili (navi); bioaerosol e sua composizione quali-quantitativa. Studio della struttura spaziale del vento sul mare a varie risoluzioni (da decine di km a 500 m) ottenuto attraverso rilevazioni di echi radar dalla superficie marina e immagini satellitari SAR (Synthetic Aperture Radar), integrate con tecniche di intelligenza artificiale in un confronto continuo con verità a terra e modellistica numerica.
Idrosfera
Gestione dati geospaziali per ambiti marino e marittimo, dinamica di ecosistemi marini nella zona delle Svalbard tramite analisi di prodotti tematici esistenti (es. Copernicus). Gestione del macrosito IT17 in Antartide nell’ambito della Rete Italiana per la Ricerca Ecologica di Lungo Termine (LTER-Italia). Caratterizzazione e descrizione del paesaggio acustico delle aree marine polari e delle medie latitudini, dati acustici da osservatori autonomi permanenti per la rilevazione delle componenti biologiche, antropiche e geofisiche. Analisi del rumore e valutazione delle dinamiche ecologiche dei mammiferi marini. Analisi di distribuzione e densità del traffico marittimo ed interazione con i grandi mammiferi. Traffico marittimo, rilevazione dei grandi mammiferi e correlazione con presenza del ghiaccio marino. Meteorologia costiera tramite dati satellitari SAR, vento da SAR e conseguente identificazione del ghiaccio, algoritmi di AI (filtri locali). Tecniche di rilevazione, tramite integrazione di sensori remoti e in loco, dei trend di variazione del livello del mare a scala regionale, e la loro connessione con i fenomeni di subsidenza. Osservazioni chimico-fisiche e biologiche mediante sensoristica e misure puntuali in ambienti limnologici in aree polari.
Figura 1: Spettrogramma dei suoni (serie di "click o "knocks") prodotti dal tricheco atlantico, Odobenus rosmarus, in immersione. Il grafico, prodotto in MATLAB(c) ha una risoluzione temporale di 0,003 s e una risoluzione di frequenza di 0,128 Hz. La registrazione acustica è stata eseguita da un underwater bottom recorder posizionato all’interno del Kongsfjorden – Isole Svalbard. Ascolta:
Figura 2: Immagine acquisita dal sensore OLCI (Ocean and Land Colour Instrument) del satellite Sentinel 3A il 28 agosto 2021 visualizzata in RGB (bande 4, 6, 8, 9 e 14 combinate tramite Enhanced true color visualization. Si vede l'arcipelago delle isole Svalbard (79°N,17°E). Sono visibili diversi ghiacciai perenni che ricoprono quasi uniformemente le sommità delle isole dell'arcipelago. Formazioni nuvolose nascondono la vista del mare a nord e ad ovest dell'immagine. A Ny-Ålesund, sul margine nord occidentale dell'isola più grande dell'arcipelago, Spitsbergen, ha sede la stazione di ricerca multidisciplinare del CNR in Artico Dirigibile Italia.
Pedosfera
Risposte biologiche e geologiche dei suoli e delle coperture a vegetazione nella regione artica al riscaldamento globale; studio dei rapporti causa-effetto di processi di inverdimento e di scioglimento del permafrost e del ciclo del carbonio tramite dati OT, radiometrie di campo e modelli geospaziali. Studio delle dinamiche ecosistemiche delle regioni polari a diversa scala spaziale e temporale compresi gli ambienti estremi e la modellistica di ghiacciai alpini.
Figura 2 - A sx: Immagine del sensore satellitare attivo Sentinel1, del 17 Aprile 2023 visualizzata in RGB (VV - VH – VV). Il delta dello Yukon in Alaska è innevato per cui si vedono bene i contrasti tra le diramazioni del delta ghiacciato (colore chiaro) e la presenza del ghiaccio marino (sfumature del viola e blu). A dx: Immagine del sensore satellitare passivo Sentinel2, del 9 giugno 2022 visualizzata in RGB composite = 9-3-2. Il delta dello Yukon è completamente inverdito dalla tundra artica (rosso) e si osserva il carattere di zona umida dell’area e l’apporto sedimentario marino costiero.
Criosfera
Monitoraggio delle caratteristiche delle coperture nevose, radiometria e misure di campo su ghiaccio e neve stagionale, tramite realizzazione di mappe tematiche sviluppate da dati satellitari e servizi operativi. Studio delle particelle assorbenti come black carbon e carbonio organico su coperture nevose, presenze algali in aree glaciali e processi all’interfaccia criosfera atmosfera. Analisi del paleoclima e dei processi ambientali tramite lunghe serie di dati puntuali. Calibrazione e validazione di dati OT.
Figura 1 - Estratto della Libreria Spettrale CNR ‘Sispec’ in cui si evidenzia il comportamento spettrale, rilevato in campo, di una superficie nevosa e le sue caratteristiche nivologiche (forma e dimensione dei grani).
CNR-ISP Consiglio Nazionale delle Ricerche Istituto di Scienze Polari c/o Campus Scientifico - Università Ca' Foscari Venezia - Via Torino, 155 - 30172 VENEZIA MESTRE (VE)
Le principali attività dell'area tematica Osservazione della Terra (OT) e modellistica degli ecosistemi polari sono: remote e proximal sensing, analisi spaziali, cartografie tematiche e organizzazione della conoscenza geografica ed ambientale. L’attività è incentrata su tre pilastri metodologici principali, e sulla loro integrazione: metodi osservativi da remoto e in loco, organizzazione delle informazioni a supporto della conoscenza, rappresentazione tramite modelli numerici e concettuali. 
L’investigazione scientifica ha per oggetto le risposte degli ecosistemi polari, anche attraverso il confronto con le diverse fasce climatiche, alle variazioni della temperatura dell'aria e del mare, i cambiamenti delle calotte polari, le variazioni del livello del mare e dell’estensione, persistenza e spessore del manto nevoso e dei ghiacci, l’evoluzione del permafrost, i processi di erosione ed accrescimento costieri, il rilascio e la segregazione di gas clima-alteranti ed i cicli biogeochimici, la biodiversità. Le metodologie osservative mirano a rilevare dinamiche ambientali e climatiche a differenti scale spaziali e temporali attraverso l’individuazione e lo studio di molteplici variabili essenziali e le loro interazioni sia biologiche che geofisiche, integrando le informazioni delle diverse piattaforme. Il confronto continuo consente di integrare i modelli spaziali ed ecologici con i dati osservativi. 
L’area ha un gruppo dedicato all’organizzazione della conoscenza terminologica multilingue, thesauri e metadati a supporto della descrizione del dato e dell’informazione ambientale, con focus sugli ambienti polari. L’area tematica sviluppa, in accordo con i principi FAIR (Findable Accessible Interoperable Reusable), catene di dati e prodotti a sostegno dello studio di sistemi terrestri, acquatici e della criosfera e lo sviluppo di GIS interoperabili, cartografia tematica e servizi operativi. Nella foto a sinistra il Ghiacciaio Spegazzini (Parco Nazionale Los Glaciares, Santa Cruz, Argentina, Gennaio 2010), assieme ai ghiacciai Upsala e Perito Moreno, alimenta il Lago Argentino nel Parco Nazionale Los Glaciares. In questa foto è visibile la fronte del ghiacciaio di tipo calving, caratterizzata da abbondanti seracchi, che possono raggiungere 135 m di altezza.
Caratterizzazione della colonna atmosferica tramite tecniche di telerilevamento e studio dell’aerosol all’interfaccia con il suolo, utilizzo dei dati di OT e loro validazione con misure da terra. Chimica dell’atmosfera, microchimiche e microfisiche clima-alteranti (utilizzo di prodotti tematici di emissioni da incendi e di inquinamento atmosferico); fisica dell’atmosfera tramite misure puntuali presso osservatori permanenti in aree polari e di alta quota, sia fissi che mobili (navi); bioaerosol e sua composizione quali-quantitativa. Studio della struttura spaziale del vento sul mare a varie risoluzioni (da decine di km a 500 m) ottenuto attraverso rilevazioni di echi radar dalla superficie marina e immagini satellitari SAR (Synthetic Aperture Radar), integrate con tecniche di intelligenza artificiale in un confronto continuo con verità a terra e modellistica numerica. 
