Descrizione rete RON

Approfondimento: Strumenti RON

ELABORAZIONI DEI DATI ONDAMETRICI

La rete ondametrica nazionale dal 1989 al 1999

La Rete Ondametrica Nazionale è attiva dal luglio 1989. La RON originaria era composta da otto boe direzionali di tipo pitch-roll, dislocate al largo di La Spezia, Alghero, Ortona, Ponza, Monopoli, Crotone, Catania e Mazara. Ogni boa, ancorata su fondali dell'ordine di 100 metri, segue il movimento della superficie dell'acqua e permette di determinare l'altezza e la direzione delle onde. Gli strumenti sono dotati di un sistema di localizzazione che utilizza il satellite ARGOS per il controllo continuo della posizione.

La rete ondametrica nazionale dal 1999 al 2002.

Nel 1999 sono state aggiunte alla rete preesistente nel 1998 le ulteriori boe a traslazione di Cetraro ed Ancona ed è stata sostituita con una ulteriore boa a traslazione la boa pitch-roll di Catania. La Rete Ondametrica Nazionale è quindi configurata ora su dieci stazioni di misura, di cui sette costituite da una boa direzionale Datawell-Wavec di tipo pitch-roll e tre costituite da una boa direzionale Datawell-Waverider di tipo a traslazione. Le stazioni sono completate da un centro di ricezione ed elaborazione a terra dei dati inviati via radio dalla boa. La boa Datawell-Wavec segue il movimento della superficie del mare e mediante il sensore Hippy 120 ne misura l'elevazione e le inclinazioni riferite ad una piattaforma inerziale, contenuta all'interno del sensore, che individua il piano di riferimento orizzontale. Per le boe Wavec l'elevazione è ottenuta dalla doppia integrazione dell'accelerazione verticale misurata da un accelerometro montato sulla piattaforma. Le inclinazioni sono ottenute dalla misura del seno degli angoli formati tra gli assi x e y del sistema di riferimento solidale con la boa ed il piano di riferimento orizzontale. Un sistema di bussole misura le componenti del campo magnetico lungo gli assi del sistema di riferimento solidale con la boa: Hx, Hy, Hz. Da tali componenti del campo magnetico e dalle suddette inclinazioni si ricavano: il valore assoluto e l'inclinazione del campo magnetico terrestre, l'orientamento della boa e le due pendenze locali della superficie dell'acqua nelle due direzioni nord-sud ed est-ovest, che consentono di definire la direzione di propagazione delle onde. La boa Datawell-Waverider misura il moto ondoso mediante il sensore Hippy 40. Una bussola inerziale misura le componenti del campo magnetico Hx e Hy lungo gli assi x e y del sistema di riferimento solidale con la boa, e la direzione dell'asse z, perpendicolare a x e y. In tal modo la posizione della boa rispetto al sistema fisso di coordinate nord, ovest e verticale è completamente determinato. L'elevazione è ottenuta dalla doppia integrazione dell'accelerazione verticale misurata da un accelerometro montato su una piattaforma stabilizzata. Dalle accelerazioni misurate per mezzo di altri due accelerometri lungo le direzioni x e y solidali con il riferimento mobile della boa vengono calcolate le accelerazioni lungo gli assi fissi orizzontali nord ed ovest. Le tre accelerazioni sono poi sottoposte a doppia integrazione fino ad ottenere i corrispondenti spostamenti e opportunamente filtrate. I valori misurati: elevazione, inclinazioni, Hx, Hy, Hz per le boe tipo pitch-roll ed elevazione e spostamenti in direzione nord e ovest per le boe a traslazione, sono trasmessi, via radio, in continuo dalla boa e vengono ricevuti nella stazione a terra. Il ricevitore fornisce i segnali ricevuti dalla boa in un formato codificato e un apposito computer li decodifica, esegue il controllo sulla qualità dei dati e li pre elabora. I dati vengono acquisiti normalmente per periodi di 30 minuti ogni tre ore e con intervalli inferiori nel caso di mareggiate particolarmente significative. Dalle tre serie temporali di elevazione, pendenza nord-sud e pendenza est-ovest per le boe Datawell-Wavec e di elevazione, spostamento nord e spostamento ovest per le boe Datawell-Waverider, vengono ottenuti:

I parametri sintetici:
• Hs (metri) altezza d'onda significativa spettrale;
• Tp (secondi) periodo di picco;
• Tm (secondi) periodo medio;
• Dm (gradi N) direzione media di propagazione;

I parametri spettrali per banda di frequenza:
• densità di energia
• direzione media di propagazione
• dispersione direzionale (spread)
• asimmetria (skewness)
• Curtosi

Nei casi di mareggiate particolarmente significative, con valori di Hs superiori a 3.0 m per Ancona, Pescara, Monopoli, Crotone e Catania, 4.5 m per La Spezia, Ponza, Cetraro e Mazara del Vallo e 5.0 m per Alghero, l'acquisizione dei dati avviene automaticamente in continuo e i dati sono prodotti ogni mezz'ora. Nella stazione a terra, al ricevitore sono collegati due calcolatori mediante i quali si acquisiscono i dati grezzi trasmessi dalla boa e i dati elaborati, e si trasmettono sintesi dei dati al Centro di controllo e gestione della rete presso la Direzione del Servizio Idrografico e Mareografico Nazionale.

La rete ondametrica nazionale dal 2002

All'inizio del 2002 sono iniziate le attività di potenziamento della RON volte alla realizzazione di un sistema affidabile di monitoraggio e diffusione dei dati in tempo reale. Dal punto di vista dei parametri osservati non ci saranno variazioni rispetto alle grandezze misurate dal 1989, tranne per l'aggiunta delle elaborazioni nel dominio del tempo (analisi zero-crossing). Minori differenze sono in gran parte dovute alla migliore affidabilità dei dati conseguente all'incremento delle capacità di elaborazione del processore sulla boa, all'uso di sensori allo stato solido e all'aumento della frequenza di campionamento dei sensori. Gran parte delle modifiche della rete è stata orientata a migliorare l'efficienza generale del sistema, dotando le boe di dispositivi di data-logging per recuperare i dati non trasmessi a terra, potenziando sensibilmente i centri locali di ricezione con elaboratori di tipo industriale Master/Slave in connessione multidrop e telecontrollati, dotando il centro di controllo di un efficiente file system mediante un cluster ad alta disponibilità completamente ridondato e dotando il sistema di warning per i disormeggi di un sistema automatico di posizionamento GPS con trasmissione satellitare della posizione via Inmarsat D+.Il numero delle stazioni è stato infine portato a 14, aggiungendo 4 nuove boe posizionate a Capo Linaro (Civitavecchia, Tirreno Centrale), Capo Gallo (Palermo, Sicilia), Punta della Maestra (alto Adratico) e Capo Comino (Sardegna Orientale). La diffusione dei dati avviene principalmente via Internet, Televideo RAI e Global Telecommunication System. Gli ondametri direzionali impiegati nella RON dal terzo trimestre 2002 saranno tutti TRIAXYS, fabbricati dalla ditta canadese Axys Technologies Inc. modificati per rispondere alle particolari esigenze della RON. La rete sarà comunque in grado di poter gestire tutte le differenti tipologie di ondametro impiegate correntemente in Italia.

Elaborazione, analisi e divulgazione dei dati della RON

Il funzionamento ininterrotto della rete ormai da più di dieci anni, con un rendimento complessivo superiore al 92% in termini di dati archiviati, permette di avere a disposizione una gran quantità di dati validi per elaborazioni scientifiche ed ingegneristiche. Presso l'area marittima dell'APAT, è operativo il Centro di Elaborazione e Archiviazione Dati, che svolge il servizio di supervisione dello stato della rete, acquisizione di dati sintetici in tempo reale, archiviazione ed elaborazione dei dati storici. Tali attività consistono in particolare nella verifica continua della completa funzionalità dei dispositivi; nell'acquisizione di dati sintetici in tempo reale; nell'archiviazione, elaborazione e distribuzione dei dati. L'area marittima cura direttamente l'elaborazione e produzione dei Bollettini delle Rilevazioni Ondametriche. In queste pubblicazioni trimestrali vengono riportati:

• il funzionamento dei sistemi di rilevamento;
• i tabulati dei dati elaborati: altezza significativa, periodo di picco e direzione media;
• le elaborazioni grafiche delle serie temporali delle altezze significative;
• le elaborazioni grafiche delle analisi spettrali (quando le altezze significative hanno valori superiori alla soglia prefissata per ogni stazione).

Al Bollettino viene allegato un floppy disk contenente i dati in formato ascii relativi al trimestre considerato. Dalla fine del 1997 vengono fornite, su richiesta, dati anche in tempo reale ed elaborazioni statistiche e climatologiche per tutto il periodo disponibile.