Il progetto
MOPRAM è un progetto multidisciplinare, che unisce le competenze di propagazione radio, meteorologia e idrologia. È finanziato da Fondazione Cariplo, un’organizzazione filantropica che finanzia programmi di ricerca in diverse aree.
Le stime delle precipitazioni sono generalmente ottenute da pluviometri o radar meteorologici. Tuttavia, entrambe le tecniche di misurazioni soffrono di limitazioni ed errori. Un metodo alternativo si basa sulle misurazioni della perdita di segnale indotta dalla pioggia sui link a microonde. I risultati sperimentali presentati negli ultimi dieci anni confermano le potenzialità del metodo. Tuttavia, non sono state applicate tecniche tomografiche per recuperare il campo di pioggia 2D dai dati misurati. La tomografia garantisce un’accuratezza elevata, ma finora non è mai stata applicata su dati reali. Solo recentemente, uno dei partner del progetto ha condotto un tentativo di ricostruzione tomografica su un numero limitato di collegamenti radio.
Riteniamo che la capacità di osservazione delle precipitazioni, mediante la tomografia dei link a microonde, porterà miglioramenti nella previsione, prevenzione e mitigazione dell’instabilità idrogeologica; in particolare, si otterranno maggiori informazioni riguardo gli eventi estremi e si garantirà una migliore conoscenza dei bacini idrogeologici.
Il progetto è stato avviato nell’aprile 2017 e durerà tre anni. È stato suddiviso in cinque attività, corrispondenti ad altrettanti workpackage (WP). La Figura 1 è uno schema dell’attività prevista da MOPRAM.
Figura 1 – Attività prevista MOPRAM
Il WP1 è determinante per il successo del progetto poiché si occupa di assicurare il coordinamento, l’integrazione e lo scambio di informazioni tra i tre partner coinvolti.
Il WP2 consiste nello studio dei dati preliminari disponibili con tre diversi obiettivi. Innanzitutto, eseguire il controllo della qualità dei dati, la convalida incrociata dei dataset pluviometro e il loro confronto con i dati del disdrometro, evidenziando le problematiche relative all’utilizzo di ciascun set di dati. Una serie preliminare di dati di link a microonde verrà studiata per elaborare modelli di segnali statistici in vista della fase di progettazione. In questa fase studieremo la relazione tra l’attenuazione del link a microonde e l’intensità della pioggia considerando diversi tipi di eventi (pioggia convettiva, stratiforme ed eventualmente precipitazioni solide) e testando alcuni modelli per la distribuzione della dimensione della goccia di pioggia. Infine, saranno pianificate le prove sul campo: verranno identificate aree idonee e verranno definiti i requisiti di misurazione.
Il WP3 consiste nella progettazione, implementazione e test dell’algoritmo di ricostruzione del campo di pioggia (Rain field Reconstruction Algorithm, RRA) all’interno di uno scenario controllato. Infatti, verranno utilizzati i campi di pioggia sintetici forniti da una serie storica di mappe raccolte dal radar meteorologico di Spino d’Adda. L’algoritmo si basa su una tecnica di inversione tomografica. Verrà effettuata un’analisi statistica al fine di verificare la congruenza tra i campi di pioggia ricostruiti e le precipitazioni radar (assunte come verità); successivamente effettuate delle indagini considerando i valori estremi (massimi e minimi), intermittenza spazio-temporale (ad esempio, aree umide e secche) dei campi di pioggia e dell’invarianza di scala. Infine, le mappe sintetiche ottenute dall’RRA saranno assimilate in modelli idrologici e le uscite saranno verificate rispetto a quelle ottenute dalle mappe radar.
Nel WP4 verrà applicato l’RRA ai campi di pioggia osservati utilizzando i dati raccolti durante le campagne di misurazione. Come riferimento utilizzeremo un set di dati provenienti da pluviometri selezionati e dall’uso di disdrometri. Quindi, le mappe di pioggia basate su RRA alimenteranno diversi modelli idrologici (ovvero GUH, HBV, TOPKAPI) con diversi livelli di complessità, ottenendo varie descrizioni della risposta idrologica. Infine, gli output corrispondenti saranno confrontati con quelli ottenuti dagli input classici.
Il WP5 includerà tutte le attività necessarie per disseminare gli esiti del progetto MOPRAM tra la comunità scientifica e gli altri gruppi target (cioè enti pubblici, aziende e cittadini).