Aree Progettuali

AP1 - Cambiamenti Globali e cicli biogeochimici: dinamiche, impatti e mitigazione

AP1 - Cambiamenti Globali e cicli biogeochimici: dinamiche, impatti e mitigazione

Gli obiettivi dell'Area Progettuale

L’obiettivo generale è quello di integrare in modelli complessi (Earth System Models) i processi fisico-chimico-biologici e geologici e la dinamica dei sistemi ecologici alle diverse scale spaziali e temporali di interesse. Obiettivo di più lungo respiro è invece l’integrazione dei risultati con le competenze attinenti alle scienze sociali ed economiche, presenti in altri Dipartimenti e in altri Enti e Università, passo necessario per fornire le risposte richieste dai policy maker e dalla società.

Obiettivi scientifici:

  • studio dei cambiamenti globali nel Sistema Terra e nelle sue componenti, della dinamica e della predicibilità del clima, sviluppo ed implementazione di modelli climatici, ricostruzioni paleoclimatiche e geocronologia;
  • osservazione dei cambiamenti nella composizione dell'atmosfera ed interazione qualità dell’aria (e salute) clima;
  • interazione biosfera-geosfera-oceano;
  • analisi dei cicli biogeochimici di carbonio, azoto, zolfo, boro, fosforo e metalli in traccia nelle loro componenti atmosferiche, acquatiche, oceaniche, del suolo, della biosfera, del mantello e della crosta terrestre;
  • analisi del ciclo dell'acqua e dei regimi di precipitazione liquida e solida, risposta dei ghiacciai e della copertura nevosa, delle acque superficiali e delle falde acquifere, componente marina;
  • analisi degli impatti associati ai cambiamenti globali in aree remote ed antropizzate e in hot-spots climatico–ambientali (Mediterraneo, aree polari, montane e costiere, megacities, foreste, zone aride, zone umide, laghi, suoli);
  • effetti dei cambiamenti sulla biosfera e sugli ecosistemi marini e di transizione, terrestri e acquatici, sulla dinamica degli oceani e della superficie terrestre;
  • supporto allo sviluppo di strategie di mitigazione e di adattamento ai cambiamenti globali;
  • eventi estremi nel sistema accoppiato oceano-atmosfera;
  • contaminazione ambientale.

Gestione sostenibile ed efficiente delle risorse naturali, degli ecosistemi e della biodiversità

AP2 - Gestione sostenibile ed efficiente delle risorse naturali, degli ecosistemi e della biodiversità

Gli obiettivi dell'Area Progettuale

La finalità è lo sviluppo sostenibile che deve soddisfare i bisogni attuali senza compromettere i bisogni e le aspettative delle future generazioni. Questo richiede una pianificazione e una gestione responsabile delle risorse che preveda un bilanciamento tra lo sfruttamento delle fonti tradizionali e di quelle alternative tenendo in considerazione gli aspetti di disponibilità, economicità e impatto ambientale.
In questo ambito la valutazione delle risorse energetiche rinnovabili, sia superficiali (energia solare ed eolica) che profonde (geotermia) la tutela, conservazione e gestione della biodiversità, e il monitoraggio ambientale e la valutazione dei sistemi naturali e antropizzati per la pianificazione della gestione sostenibile è l’obiettivo principale dell’area progettuale.
Oggetto di studio sono i mari, le acque superficiali e sotterranee, i suoli e le foreste. Un’analisi dei differenti aspetti della biodiversità, dell’evoluzione e dell’ecologia delle specie consentirà l'identificazione di aree prioritarie per la conservazione e gestione degli ecosistemi. Uno degli obiettivi principali è quello di valutare la biodiversità e la risposta adattativa degli ecosistemi, inclusi gli effetti antropici. Per un corretta comprensione devono essere considerati i diversi livelli di organizzazione (gene, specie, ecosistema) e i diversi livelli di naturalità (dalle riserve naturali alle aree urbanizzate e industrializzate). E’ anche chiaro che una delle finalità applicative dell’attività di questa area progettuale deve essere quella di tradurre la conoscenza scientifica sul piano gestionale e legislativo valutando l'impatto delle diverse politiche sulle risorse naturali. I risultati degli studi sulle risorse naturali e la biodiversità possono fornire indici sintetici e modelli previsionali di supporto alle decisioni di politica ambientale ed energetica anche attraverso l’uso di modelli demografici come ad esempi quelli che descrivono la dinamica di popolazioni di specie invasive.

AP3 - Rischi ambientali, naturali e antropici

AP3 - Rischi ambientali, naturali e antropici

Gli obiettivi dell'Area Progettuale

L’Area Progettuale ha come obiettivo generale il miglioramento delle conoscenze dei fenomeni naturali e delle loro interazioni con gli ecosistemi, le attività antropiche e le infrastrutture presenti sul territorio, al fine della caratterizzazione, previsione e mitigazione dei rischi.
In tale ambito si vuole garantire un efficiente sistema di prevenzione dei rischi (sismi ed eruzioni, frane, alluvioni, incendi, erosione coste) mediante:

  • i) lo sviluppo e sperimentazione di tecnologie avanzate per il monitoraggio:
    • idrometeorologico, con riferimento anche ai fenomeni meteorologici intensi,
    • degrado ambientale (suolo, acqua, ecosistemi, patrimonio culturale),
    • dissesto geo-idrologico, mediante laboratori sperimentali, piattaforme integrate webgis, reti multi-strumentali, stazioni di rilevamento ambientale mobile, sensori satellitari,
    • rischi marini e costieri, mediante sistemi monitoraggio contaminazione, sensori multiparametrici in tempo reale per aree costiere e rilievi marini con sistemi remoti;
  • ii) la migliore comprensione dei processi e dei fattori responsabili di eventi meteorologici, geologici e geo-idrologici pericolosi e ricostruzione della loro evoluzione e distribuzione nello spazio e nel tempo.

Questi obiettivi sono raggiunti attraverso una maggiore integrazione tra conoscenze acquisite sui fenomeni di rischio, innovazione tecnologica, sistemi osservativi in grado di monitorare in modo integrato l'ambiente, centri e reti per la gestione dati e modellistica ambientale, idrogeologica e geotecnica per la valutazione degli impatti sia in termini di inquinamento antropico che di eventi calamitosi a differenti scale.
Su tale base, l’Area Progettuale, oltre a fornire conoscenza, metodologie e strumenti per una corretta identificazione dei rischi, si propone di essere particolarmente innovativa per gli effetti sinergici dovuti alla multidisciplinarietà di competenze presenti.

AP4 - Osservazione della Terra

AP4 - Osservazione della Terra

Gli obiettivi dell'Area Progettuale

L’approccio sistemico, che si intende adottare, mira ad affrontare in modo innovativo lo studio dei fenomeni naturali e degli ecosistemi e di sfruttare appieno le potenzialità offerte dall’integrazione dei sensori satellitari di nuova generazione con le altre piattaforme di osservazione (aeree, terrestri, marine) e di reti di sensori delle quali il CNR ha ampia disponibilità.

 

Obiettivi specifici

  • Sviluppo, ottimizzazione e integrazione di tecnologie OT ottiche, infrarosse, acustiche e a microonde (interferometria radar, radiometria ottica e a microonde, lidar Raman, lidar doppler, radar doppler, sodar, sodar doppler, anemometria sonica).
  • Analisi dei gap scientifici e tecnologici nel settore OT e delle problematiche relative all’integrazione di dati eterogenei (multi-sensore, multi-frequenza, multi-piattaforma).
  • Integrazione delle tecnologie osservative (da satellite, aereo, da alianti e veicoli autonomi marini, terra dal suolo ed in-situ, mare da remoto ed in-situ) con quelle di navigazione e di tecniche ICT (web sensors, grid e cloud computing) per lo sviluppo di prodotti avanzati.
  • Accesso transnazionale alle infrastrutture di ricerca ambientali.
  • Potenziamento della attività di ricerca finalizzata all’analisi di osservazioni sistematiche per lo studio dell’atmosfera e della qualità dell'aria, delle interazioni terra-mare-atmosfera, del sistema marino costiero e profondo, terra solida, suolo, ecosistemi lacustri e biodiversità e di specifici hot spot climatici.
  • Sviluppo di prodotti a valore aggiunto basati su dati OT di nuova generazione (Sentinel) per lo studio di fenomeni e processi connessi ai rischi naturali e antropici.
  • Potenziamento dell’attività di ricerca con tecnologie OT per l’esplorazione e l’investigazione delle risorse energetiche (geotermia, eolico, solare).
  • Potenziamento delle tecnologie OT in regioni strategiche e vulnerabili come le aree Polari (Artico e Antartide), il Mediterraneo, l'Africa sahariana e sub-sahariana ed in altri hot-spot climatici.
  • Sviluppo di missioni satellitari e costellazioni di satelliti a basso costo (micro e nano-satelliti).

AP5 - Tecnologie e processi per l'ambiente

AP5 - Tecnologie e processi per l'ambiente

Gli obiettivi dell'Area Progettuale

Le tecnologie ambientali orientate alla sostenibilità costituiscono un’importate sfida scientifica e sociale finalizzata a progettare nuovi equilibri ecologici, modificare i modelli di produzione e abbatterne le emissioni (solide, liquide, gassose) dannose, promuovere l’ecoefficienza, ristabilendo elementi di equità economica e sociale. In tale direzione gli obiettivi dell’area progettuale fondano la propria azione sulla capacità di ridurre o eliminare le pressioni all’interfaccia tra antroposfera ed ecosfera, minimizzare  il potenziale impatto delle emissioni inquinanti, valorizzare i rifiuti attraverso il riutilizzo, il riciclaggio ed il recupero sia energetico sia di materie prime seconde, seconde contribuendo all’implementazione di una economia circolare.
In particolare, gli obiettivi dell’area progettuale sono orientati allo sviluppo, trasferimento ed implementazione di soluzioni innovative nei seguenti ambiti:

  • processi, tecniche e metodologie per la caratterizzazione, depurazione ed il riutilizzo dei reflui civili, industriali, navali e per il recupero e la valorizzazione di reflui, fanghi e prodotti di scarto in genere;
  • tecnologie e biotecnologie per la caratterizzazione, messa in sicurezza e bonifica di siti contaminati;
  • tecnologie per il mare;
  • tecnologie per il monitoraggio ambientale e sistemi di allerta;
  • tecnologie per il recupero di energia a partire dalla frazione organica dei rifiuti e da altri residui organici;
  • tecnologie di contrasto agli illeciti ambientali;
  • tecnologie duali per la difesa e l’ambiente;
  • smart technologies applicate alla gestione delle risorse;
  • tecnologie per l’educazione ambientale;
  • tecnologie per la valorizzazione sostenibile delle risorse naturali.


Le tecnologie innanzi richiamate puntando alla creazione di condizioni di maggiore massa critica attraverso meccanismi di ibridazione ed osmosi tra le differenti anime del CNR ma anche con le università, altri enti di ricerca pubblici ed imprese.

AP6 - Ambiente e impatti su ecosistema e salute

AP6 - Ambiente e impatti su ecosistema e salute

Gli obiettivi dell'Area Progettuale

Il programma di ricerca nell’ambito di questa area progettuale ha come obiettivo primario quello di comprendere, per un numero significativo di casi studio, processi e meccanismi di trasferimento di contaminanti convenzionali (metalli pesanti, POPs, radionuclidi, etc.) ed contaminanti emergenti (per es., PBDE, antibiotici, composti farmaceutici di nuova generazione, etc), dall’ambiente (inteso come complesso di matrici atmosfera, suolo, sedimenti, acque interne e di mare) all’ecosistema e all’uomo.
In particolare, si intende studiare i fenomeni di impatto da parte delle diverse specie di contaminanti, con particolare riferimento ai meccanismi biochimici e biofisici (con un approccio fortemente integrato) che determinano e regolano le interazioni tra inquinanti, ecosistema (nella complessità e ai diversi livelli specie-popolazione) e salute umana (con un approccio integrato e sistemico), puntando, in particolare, sulla selezione e l’impiego di sistemi modello, test tossicologici e biomarkers strettamente connessi all’ambiente indagato.
L’approccio che si intende utilizzare è fortemente inter- e multidisciplinare, con un robusto contributo modellistico, finalizzato allo studio di scenari nei diversi ambiti di interesse. In particolare, proprio l’adozione di un moderno approccio modellistico (matematica dei sistemi complessi), dovrebbe permettere di cogliere l’essenza delle reti di interazione tra i diversi processi coinvolti e di identificare possibili approcci per un’opportuna "manipolazione" delle diverse componenti degli stessi. Lo studio dei meccanismi di interazione all’interfaccia dei diversi sottosistemi considerati, nonché dei fenomeni di trasferimento e trasporto dei contaminanti nei diversi comparti, valutandone anche la biodisponibilità e/o bioaccessibilità mediante l'uso dei bioreporter batterici, rappresentano la reale sfida della conoscenza, utile a comprendere il “cosa” e il “come” dall’ambiente può realmente influenzare la salute dell’ecosistema e dell’uomo.

AP7 - Interoperabilità e accesso ai dati

AP7 - Interoperabilità e accesso ai dati

Gli obiettivi dell'Area Progettuale

  • Aprire l’accesso ai dati e realizzare l’interoperabilità dei sistemi informativi esistenti attuando le linee strategiche dell’Ente e della Commissione Europea.
  • Creare sinergie e razionalizzare la gestione e l’utilizzo dei dati e delle informazioni per la ricerca nel settore delle Scienze della Terra e del monitoraggio Ambientale.
  • Recuperare l’enorme patrimonio di dati ancora in formato cartaceo (es. meteo-idrologici) attraverso metodiche standard di digitalizzazione.
  • Sviluppare metodi e modelli di armonizzazione di grandi moli di dati eterogenei.
  • Sviluppare l’interoperabilità dei dati e dei sistemi con un approccio distribuito tra gli Istituti e definendo in modo collaborativo: policies, best practice, standard e interoperability agreement.
  • Sviluppare una base di conoscenza che leghi le pubblicazioni ai dati e ai gruppi di ricerca nel settore della Scienza del Sistema Terra ed il monitoraggio ambientale.
  • Rafforzare il ruolo dell’Ente, ad ogni livello, nell’aree tematiche della Data Science e della Interoperabilità per costruire grandi infrastrutture digitali (e-infrastructure) per la ricerca, es.: operational Copernicus services, ICSU Future Earth, ESFRI, H2020 EraPlanet, SeaDataNet, EMODnet, GEOSS Flagships (GEO BON, GEO GNOMES, GEOSS Blue Planet, GEO Cold Regions, etc.), US NSF Earth Cube, etc.
  • Contribuire ai GdL internazionali sull’Open Access, il Data Management e la Interoperability promossi da iniziative internazionali quali: RDA, Belmont Forum, AGU, EGU, OGC, IEEE, Science Europe, SCAR, NSF Earth Cube, Eye-on-Earth, EERA – JPGE, etc.
  • Facilitare gli Istituti a rispondere alle call H2020 della Commissione Europea su tutte le Societal Challenges, con particolare attenzione ai settori: climate action, environment, resource efficiency and raw materials, food security, sustainable agriculture and forestry, marine and maritime and inland water research and the bioeconomy, secure, clean and efficient energy, health, demographic change and wellbeing.

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