LAPMI
Implementazione di un Lidar portatile per il monitoraggio del particolato (2005)

Le attività di ricerca di questo progetto, cofinanziato dalla Regione Campania, hanno portato all'implementazione del LAPMI, il prototipo di lidar portatile per il monitoraggio del particolato in atmosfera già realizzato da CORISTA all'interno del progetto di ricerca omonimo (LAPMI- Lidar for Atmospheric Particulate Monitoring Investigation).

Sono stati modificati il canale di trasmissione e quello di ricezione, oltre alla movimentazione del prototipo che diventa gestibile via computer. Per compiere i test di validazione lo strumento è stato portato all'aereoporto di Pontecagnano dove si è verificato il funzionamento della movimentazione e del canale di trasmissione. Successivamente, nello stesso sito, è; stata effettuata una campagna di misure per l'acquisizione e l'analisi dei dati. Questi sono stati confrontati con quelli acquisiti in contemporanea presso il laboratorio LIDAR di Napoli del CNISM (Consorzio Nazionale Interuniversitario per le Scienze dei Materiali), per analizzare i cambiamenti della dinamica generale della bassa troposfera attraverso lo studio delle caratteristiche dello strato limite planetario (PBL Planet Boundary Layer), la parte più bassa dell'atmosfera, da 0 a circa 2 km.
Utilizzando il sistema messo a punto dall'E.R.A. (Environmental Research Airplane), le misure sono state poi validate con quelle prese con un aereo dotato di strumentazione di bordo capace di ricavare i profili dei parametri atmosferici necessari per la validazione dei dati lidar. Durante questa campagna di misura, che è durata 24 ore, il sistema è rimasto in costante funzionamento acquisendo dati sia in posizione verticale che angolare.


Figura 1

In figura 1 è riportata una tipica mappa raccolta con il prototipo di lidar LAPMI durante la campagna di misure realizzata presso l'aereoporto di Pontecagnano (SA), per diversi intervalli di tempo, nell'arco di 24 ore. Essa rappresenta l'evoluzione del contenuto di particolato presente nella parte di atmosfera presa in considerazione, fino ad una quota di 7000 m. La scala orizzontale riporta l'intervallo di tempo in cui si è svolta la misura, la scala verticale le quote di atmosfera.
L'indicatore a lato della mappa riproduce i colori usati per rappresentare la variazione di concentrazione del particolato in atmosfera con una oscillazione dal colore blu (atmosfera pulita) al rosso che indica un livello di saturazione della misura dovuto, fino a m 4000, alla presenza di particolato, da 4000 m in poi, alla presenza di nuvole.



Figura 2


In figura 2 viene riportato invece un tipico segnale lidar raccolto durante tale campagna e normalizzato ad un profilo molecolare relativo alle condizioni di pressione e temperatura medie dell'intervallo di tempo in cui si è effettuata la misura.

In entrambi i siti, di Napoli e Pontecagnano, si è evidenziata la stretta correlazione fra l'evoluzione del PBL, l'azione dei cosiddetti forzanti superficiali e l'influenza dei regimi ventosi di brezza, che, a Pontecagnano determinano una riduzione di circa l'80 % del carico aerosolico totale, mentre a Napoli ne generano soltanto una ridistribuzione con il manifestarsi di due distinti strati. Questa diversità è da imputarsi alle differenti caratteristiche orografiche dei due siti che, se a Pontecagnano favoriscono la circolazione delle masse atmosferiche, a Napoli generano una cella convettiva capace di intrappolare il carico aerosolico totale. Inoltre è stato osservato anche il fenomeno del trasporto aerosolico che le traiettorie dei venti hanno mostrato essere di origine transatlantica. I valori del lidar ratio misurati indicano che si sono osservati aerosols di origine continentale, probabilmente inquinanti, vista la forte antropizzazione dei luoghi di provenienza, che, attraversando l'oceano, si sono caricati di aerosol marino umido.

Il progetto è incominciato a marzo 2005 ed è terminato a settembre 2005.


Articoli di CO.RI.S.T.A. sull'argomento:

  • M.G.Frontoso, L.Nasti, G.Pisani, N.Spinelli (CNISM and Department of Physic, University of Naples "Federico II"), M.Armenante (INFN), P.Donnarumma, V.Magliulo (CNR-ISAFOM), G.Pica (CO.RI.S.T.A.), X.Wang (CNR-INFM Coherentia), "Study of Planetary Boundary Layer evolution in urban/rural sites in Southern Italy", Convegno Nazionale di Fisica della Terra Fluida e Problematiche Affini, 11-15 giugno 2007, Ischia, Italia       
  • L.Nasti, L.D'Avino, G.Pisani, N.Spinelli (Consorzio Nazionale Interuniversitario per le Scienze della Materia e Dipartimento di Scienze Fisiche UniversitÓ degli Studi di Napoli Federico II), G.Pica (CO.RI.S.T.A.), X.Wang (Coherenthia CNR-INFM e CNISM), "Applicazione di un metodo variazionale per l'analisi dati lidar ottenuti con scanning angolare: i casi di Napoli e Pontecagnano", Convegno Nazionale di Fisica della Terra Fluida e Problematiche Affini, 11-15 giugno 2007, Ischia, Italia.       
  • M.Armenante (INFN Sezione di Napoli),A.Boselli (CNR -IMAAi),L.Nasti(CNISM and Dipartimento di Scienze Fisiche -UniversitÓ di Napoli Federico II),G.Pica(CO.RI.S.T.A.),N.Spinelli(CNISM and Dipartimento di Scienze Fisiche -UniversitÓ di Napoli Federico II ),X.Wang(CNR-INFM Coherentia-UnitÓ di Napoli)"Atmospheric aerosol characterization in the urban area of Napoli", Combustion Colloquia XXXII Event of The Italian Section of The Combustion Institute Napoli, University Federico II, 26-28 of April, 2009.       
  • M.Armenante(INFN Sezione di Napoli),A.Boselli (CNR -IMAAi),L.Nasti(CNISM and Dipartimento di Scienze Fisiche -UniversitÓ di Napoli Federico II),G.Pica(CO.RI.S.T.A.),N.Spinelli(CNISM and Dipartimento di Scienze Fisiche -UniversitÓ di Napoli Federico II ),X.Wang(CNR-INFM Coherentia-UnitÓ di Napoli) "Atmospheric aerosol characterization in the urban area of Napoli", Combustion Colloquia XXXII Event of The Italian Section of The Combustion Institute Napoli, University Federico II, 26-28 of April, 2009.       

Tesi sviluppate presso CO.RI.S.T.A. sull'argomento:

  • "Monitoraggio della bassa troposfera con tecniche Lidar: i casi di Napoli e Pontecagnano", Girolamo Mincuzzi, anno accademico 2004-2005, Università degli Studi di Bari, Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali, Corso di Laurea in Fisica      
  • "Processamento di Dati Lidar per l'Analisi dell'Evoluzione del Particolato Atmosferico Urbano", M.Luisa Grappone, anno accademico 2004-2005, UniversitÓ degli Studi di Napoli "Federico II", FacoltÓ di Ingegneria, Corso di Laurea in Ingegneria Aerospaziale, Dip. di Scienza ed Ingegneria dello Spazio "Luigi G. Napolitano".      
  • "Studio della struttura e dell'evoluzione dello strato limite planetario su Napoli e Pontecagnano con la tecnica lidar.", Libera Nasti, anno accademico 2005-2006, Università degli Studi di Napoli "Federico II", Facoltà di Fisica, Corso di Laurea in Fisica      
  • "Determinazione dei parametri ottici del particolato atmosferico con tecnica lidar", Daniela Buono, anno accademico 2005-2006, Università degli Studi di Napoli "Federico II", Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali, Corso di Laurea in Fisica.      
  • "Automazione di un lidar portatile per il monitoraggio ambientale", tesi sviluppata presso CO.RI.S.T.A. dal candidato Umberto Imperato, anno accademico 2005-2006, Università di Napoli "Federico II", Facoltà di Ingegneria, Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale.      

Per approfondimenti contattare:

Giulia Pica
giulia.pica@corista.eu
tel. 081 5935101









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