I SAPR aiuteranno gli aeri e la meteorologia?
Un immensa nube di cenere è arrivata nella stratosfera: quali conseguenze sul clima?
Negli ultimi 20 anni, più di venti incidenti aerei gravi, sono stati causati dall’aria contaminata da cenere vulcanica all'interno delle turbine del motore.
Il problema delle ceneri vulcaniche si è in presentato in Italia, quando l'Etna (1999-2000) dopo una serie di eruzioni vulcaniche accompagnate da attività esplosiva con immissioni in atmosfera di enormi quantità di ceneri, un Airbus Air Europe decollato da Catania per Milano,era costretto a rientrare a Catania, dopo aver scaricato in mare tutto il carburante.
Per individuare le nubi di ceneri vulcaniche, si ricorre all’uso dei satelliti meteorologici che permettono di riconoscere le nubi vulcaniche dalle nubi di vapore, con l’utilizzo di procedimenti grafici e di tecnologie ad immagini multispettrali. Per quanto riguarda invece lo spostamento e la dispersione della nube si utilizzano dei modelli matematici.
Sembra incredibile ma i SAPR (droni) stanno per dare un notevole aiuto all'aviazione commerciale.
Una spedizione di 15 scienziati vulcanologi francese dell'OPGC, hanno fatto all'inizio del mese di ottobre una campagna di misurazioni sul vulcano Stromboli con l'ausilio di un SAPR. La ID2Solutions ha concepito un mezzo per l'occasione il 4sense, e la Sapritalia è stata incaricata di gestire le relazioni della spedizione con l'ENAC e le relative autorizzazioni necessarie per questa operazione.
Da piccolo guardavo i documentari di Haroun Tazieff, un vulcanologo che filmava la lava in fusione, dello Stromboli che è in costante attività. Il vulcano permette ai turisti di ammirare, con dei rischi limitati, delle esplosioni vulcaniche. Ma soprattutto, gli studenti vulcanologi del mondo intero possono fruirne per studiare un eruzione vera. L'Observatoire de Physique du Globe de Clermont Ferrand (O.P.G.C.) non fa eccezione alla regola e usa Iddu (il soprannome siciliano del vulcano) per testare nuove approcci e tecniche. Ovviamente qui, non parliamo di giocattoli a quattro eliche per fare qualche video da mostrare su internet. (Olivier Fontaine)
Perché una squadra di scienziati s'interessa oggi allo Stromboli?
Dal 14 di aprile al 23 di maggio 2010, il vulcano Islandese dal nome impronunciabile, si svegliò dal suo torpore per mettere in ginocchio l'aviazione commerciale del mondo intero. Questa eruzione di grandissima proporzione bruciò miliardi di dollari; pur essendo impronunciabile, le compagnie aeree si ricorderanno a lungo del suo nome, Eyjafjallajökull.
Lo Stromboli può essere considerato come un punto di riferimento in vulcanologia. Infatti, come "Hector the convector " un cumulonembo che ogni giorno nasce e muore nello stesso posto perduto dell' Oceano Pacifico, serve ai meteorologi per lo studio dei temporali. Infatti, nel mondo della vulcanologia studiano Iddu (Stromboli). Oggi, ciò che interessa ai vulcanologi, è il suo pyrocumulus , la nube di gas, cenere e micro-particele solide.
Prevedere lo spostamento della nube di cenere vulcanica.
L'ICAO (International Civil Aviation Organization) in seguito agli eventi provocati dal vulcano islandese, pubblicò un documento intitolato "La lezione da cogliere e proposte per delle nuove linee guide". Era chiaro che il mondo aeronautico fu colto di sorpresa e non fu in grado di reagire correttamente. Le perdite economiche furono immense e il trasporto aereo Europeo e transatlantico, rimase inchiodato al suolo quasi per un mese. Se tutt'oggi le perdite non sono chiare, è assolutamente chiaro lo stress subito da tutto il sistema aereonautico.
In aeronautica la neve è considerata come un inquinante della pista altresì la polvere, la sabbia, l'acqua e nel nostro caso la cenere. In questi casi vengono pubblicati dei messaggi chiamati "SNOWTAM". Per analogia con i messaggi NOTAM (NOtice To AirMam) potremmo tradure il termine "snowtam" come "messaggio di neve per il pilota. Questi messaggi devono aiutare il pilota a capire come comportarsi all'atterraggio adottando le procedure idonee.
Il secondo problema è dovuto al fatto che la cenere contiene del silicio che è la materia prima per fare il vetro. Siccome il silicio ha una temperatura di fusione vicina alla temperature dell'interno dei reattore dei aerei, s'intuisce molto facilmente le conseguenze che causa la presenza di silicio nell'aria sugli aerei.
Si sa poco del comportamento dei pulviscoli di cenere vulcaniche.
In particolare si sa poco sulla loro capacità a restare in aria e come si distribuiscono nello spazio. Di conseguenza i meteorologici fanno fatica a prevedere il loro spostamento. Ridotti a fare delle ipotesi ci si affida al principio di precauzione, impedendo a tutti aerei di volare. Questa situazione fa perdere ingenti ore di volo che poi ricade su tutta l'economia mondiale.
Quindi lo scopo della spedizione era di validare nuove tecniche di quantificazione delle cenere all'interno delle nube vulcaniche. Determinarne le caratteristiche per potere meglio prevedere il loro spostamento e dare agli meteorologi dati per prevedere meglio lo spostamento di essi.
L'ASHTAM
Riassumendo, sappiamo che la cenere provoca sugli aerei l'impossibilità di frenare all'atterraggio e i reattori si riempiono di vetro... sono ovviamente seri problemi!
Perciò esiste il messaggio "ASHTAM". Ash significa cenere. Quindi possiamo tradurre ASHTAM come: messaggio cenere per i piloti.
Tali messaggi sono pubblicati dagli VAAC. Cioè i Vulcan Ash Advisory Center. L'Italia nello specifico dipende del VAAC di Toulouse in Francia. Questi messaggi sono elaborati dai meteorologi.
L'esercizio consiste nell'avvisare i piloti e le compagnie aeree, delle dimensioni e della geo-localizzazione della nube di cenere. La struttura dei VAAC e la distribuzione della loro responsabilità per vaste arie, ha avuto durante gli eventi del 2010, dei problemi di coordinazione sottolineati dall'ICAO, in un rapporto pubblicato solo 7 mesi dopo. La nube vulcanica copriva aree accavallandosi, in particolare le aree dei VAAC di Londra e di Tolosa generando ulteriori problemi di coordinazione.
Se vogliamo prendere in esame i problemi sul clima, ricordiamo che i pulviscoli vulcanici servono anche da nuclei di condensazione indispensabile alla pioggia e che è stato dimostrato l'impatto dei "pulviscoli scuri" sul surriscaldamento della stratosfera e della troposfera. E stato altresì dimostrato l'influenza dell'irruzione del Krakatoa sul clima.
Ma perché i SAPR?
Come si può studiare una nube di particelle galleggiante nell'aria?
Non possiamo chiedere a un pilota di rischiare volando dentro la nube di cenere e il "pyrocumulus". Quindi l'OPGC ha avuto l'idea di utilizzare i SAPR per andare a misurare dentro le nube di cenere. Ma ovviamente parliamo di condizioni di volo estreme anche per le nostre piccole macchine, i droni.
Pensate per esempio che l'aria stessa è satura di zolfo il quale con l'acqua forma facilmente dell'acido solforico. Non è tutto, i pulviscoli sono molto abrasivi creando ulteriori problemi collaterali. Poi, se vogliamo dirla tutta, un vulcano è generalmente scuro e alto il che genera delle brezze di pendii consistenti che rendono le manovre ancora più ardue.
La missione realizzata la scorsa settimana aveva come scopo di validare la tecnica. E' stato un successo!
Il passo successivo è di rendere operativa tale tecnica. Potremmo allora dire che i SAPR verranno in aiuto all'elaborazione dei ASHTAM che renderà la navigazione nei cieli più sicura. Ma soprattutto un nuovo approccio permetterà di determinare delle zone di volo meglio differenziate autorizzando delle operazioni laddove prima tutti rimanevano a terra.
Il SAPR utilizzato è un "4Sense" della ID2 Solutions: particolarmente robusto, grazie al suo pilota molto esperto, ha permesso uno svolgimento della missione in condizioni veramente estreme. Misurando tutta una serie di dati utili per le modellizzazione future.
Altro aspetto positivo di questa missione, sono i permessi che siamo riusciti ad ottenere. E' stata riconosciuta la macchina "4Sense", l'organizzazione francese "ID2 Solutions" e per di più siamo riusciti a ottenere un NOTAM per volare in una zona "P" (Proibita). Ricordiamo che le autorizzazioni e permessi sono stati ottenuti dalla Sapritalia.
Conclusioni
La campagna di misurazione dello Stromboli (23/9-5/10 2015) aveva come scopo principale di testare delle tecnologie di punta per lo studio quantitativo sia del pennacchio di cenere che dei gas vulcanici.
L' obiettivo finale è di riuscire a caratterizzare e quantificare la carica in cenere dei pennacchi vulcanici per alimentare in tempo reale i modelli di predizione della dispersione delle ceneri, per essere in grado di minimizzare e mitigare i rischi e l'impatto sulle popolazioni, le infrastrutture nonché il traffico aereo.
Sono state coinvolte in questa campagna 15 persone per schierare sul posto simultaneamente una decina di strumenti di misurazione (500 Kg). Nello specifico sono stati coinvolti tre laboratori di ricerche, due imprese (ID2Solutions e Teleops), un'associazione (Sapritalia), da cui 8 ricercatori più una decina d'ingegneri e tecnici. Il tutto era nell'ambito di un largo progetto coinvolgendo: 'ANR STRAP, l'EU FP7 MEDSUV, CNES.
Squadra radar: F. Donnadieu (coordinatore), V. Freret-Lorgeril, C. Hervier, F. Peyrin, T. Latchimy, Jean-Paul Vinson (Latmos), C. Caudoux (Latmos)
Squadra camera hyperspectral: M. Gouhier, Marc-André Gagnon (Telops), Martial Bontemps, Jean-François Smeckens
Materiale: hyperspectrale IR (jq 4000 canaux), camera UV bi-bande, mini DOAS-Flyspec e multigas : finanziato da ClerVolc (Euro 20000)
Materiale radar: nuage miniBasta (95 GHz, Latmos), Voldorad (1.2 GHz), MRR (24 GHz), disdrometro laser IR finanziato da ClerVolc ( Euro 15000)
Quadricottero equipaggiato da GPS, GPS differenziale, sensore S02 e CO2, contattore di micro-particelle (CPC) (finanziato da OPGC)
Abbigliamento antinfortunistico Sapritalia fornito da: www.antinfortunisticachierese.it
wwwobs.univ-bpclermont.fr/opgc/index.php
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