Osservazione e analisi spazio-temporale delle onde di mare anomale.

0728Autore del lavoro candidato: Dr. Ing. Alvise Benetazzo

SINTESI CONTENENTE UNA BREVE DESCRIZIONE DEL LAVORO SVOLTO E DEI RISULTATI OTTENUTI: In oceanografia, le onde anomale (chiamate anche “freak” o “rogue” waves) sono un fenomeno marino di grande interesse che negli anni sta attirando l’attenzione di una sempre più numerosa comunità di ricercatori. Le onde anomale sono così chiamate poiché la loro considerevole altezza (che può raggiungere anche 30 m) supera un determinato valore in relazione alla severità dello stato di mare e le rende di difficile caratterizzazione e previsione. La dimensione e imprevedibilità delle onde anomale fa sì che esse abbiano un ruolo di rilevante importanza per la navigazione, in quanto l’impatto con tali onde è estremamente dannoso anche per la navi di più grande tonnellaggio. E’ stato calcolato che tra il 1969 e il 1994, più di 22 navi super-carriers sono affondate a seguito dello scontro con una onda anomala. Statistiche più recenti confermano la pericolosità di questa tipologia di onde. Per studiare i processi formativi e la meccanica delle onde anomale, negli anni recenti sono stati finanziati progetti di ricerca sia nazionale che internazionale; principali risultati riguardano la comprensione dei principali meccanismi meteo-oceanografici responsabili per la formazioni di onde di mare particolarmente alte. La ricerca qui proposta si inserisce in questo ambito di studio e riguarda, principalmente, lo sviluppo e l’utilizzo di un sistema di osservazione 3-D della superficie del mare per poter cogliere le onde estreme durante lo loro fase di sviluppo. Parallelamente e contestualmente alla parte strumentale, la ricerca ha indagato l’uso di sofisticati modello stocastici, che, trattando le onde di mare come un processo random che evolve nello spazio 2-D così come nel tempo, ha permesso di ottenere importanti risultati nello studio delle onde di mare estreme. Dal punto di vista dell’innovazione tecnologica, la misura 3-D di oggetti da immagini acquisite in remoto rappresenta uno sviluppo consolidato delle tecniche di Computer Vision. In questo ambito, la ricerca proposta ha dimostrato, nel campo delle misure oceanografiche del moto ondoso, la capacità dei metodi ottici installati in remoto di ottenere informazioni accurate spazialmente distribuite. Si tratta soprattutto di strumenti basati sull’uso di due o più videocamere digitali operanti nella banda della radiazione visibile, che sfruttando i principi della stereo-fotogrammetria computazionale permettono di ricostruire l’istantanea 3-D dell’elevazione della superficie del mare. Tali misure ripetute in continuo nel tempo costituiscono un dato significativo per determinare gli stati di mare non solo da misure puntuali (quali ad esempio le boe), ma da dati spazialmente distribuiti, che rappresentano lo stato dell’arte nella ricerca delle onde anomale. Nell’ambito della ricerca proposta, lo strumento sviluppato (denominato WASS: Wave Acquisition Stereo System; Benetazzo et al., 2012; Benetazzo, 2006) ha permesso di ottenere, tra l’altro, l’importante risultato che l’onda massima che si sviluppa considerandone la dinamica spaziale può essere fino al 30% più alta di quella che deriva considerando una stima da sensore puntuale (Benetazzo et al., 2015; Fedele et al., 2013). Questo è un importante risultato che permette di caratterizzare più accuratamente le probabilità di occorrenza delle onde anomale. Un vantaggio ulteriore dello strumento WASS è che operando in remoto allevia gli inconvenienti tipici delle misure in ambiente marino, per esempio la corrosione a cui sono soggette tutte le strutture immerse in acqua. Inoltre, l’applicazione della strumentazione stereo su navi e piattaforme galleggianti permette di conoscere in tempo reale e in maniera accurata lo stato del mare, e quindi fornire informazioni indispensabili al mantenimento di adeguati standard di sicurezza. Infine, la ricerca descritta è per sua natura caratterizzata da un elevato grado d’interdisciplinarità in quanto coinvolge ricercatori operanti in diversi campi quali la fisica oceanografica, l’ingegneria informatica ed elettronica e la progettazione navale.

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