Dal mare una rete di dati open

Il rispetto dell’ambiente marino e la prevenzione di eventi estremi passa attraverso la condivisione sempre più veloce di una grande mole di dati

La salvaguardia e la protezione dei mari è sempre più un valore riconosciuto a livello globale. Avere una strategia unitaria per garantire un buono stato ambientale è diventato nell’ultimo decennio un compito per tutti i paesi chiamati a rispondere ad una direttiva quadro dell’UE del 2008, la cosiddetta Marine Strategy. Ogni nazione dunque ha l’obiettivo di preservare la diversità ecologica e la vitalità dei mari per avere oceani puliti, sani e produttivi con un utilizzo sostenibile dell’ambiente marino.

In questo contesto, se cercassimo un emblema dell’importanza dell’interconnessione e della condivisione di dati, conoscenze e informazioni sull’ambiente marino non potremmo fare a meno di rivolgere lo sguardo all’attività che conduce ISPRA, l’Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale.

Dati aperti, osservazioni remote, monitoraggio realtime, sistemi di allerta precoce per eventi estremi: tutto questo, ma non solo, fa parte del DNA tecnologico dell’Istituto. Raccogliere ed elaborare una grande quantità di dati provenienti da una molteplicità di fonti vuol dire fare i conti con esigenze di connettività e trasferimento dati non indifferenti.

“Nelle nostre attività, correlare e analizzare dati in numero sempre maggiore è diventato predominante” ci racconta Giordano Giorgi, data analyst di ISPRA. “Ciò che prima era occasionale, come l’utilizzo di veicoli robotici per le osservazioni sottomarine, oggi è un’attività sistematica e questo vuol dire avere a disposizione un numero elevato di filmati che, da una parte ci offrono moltissime informazioni, dall’altra comportano una gestione impegnativa sia dal punto di vista infrastrutturale, per trasferimento e archiviazione, sia dal punto di vista metodologico e della gestione standardizzata del dato. Un esempio di attività è quella effettuata in sinergia con le varie ARPA, le agenzie regionali per la protezione ambientale che forniscono i dati poi aggregati, catalogati e resi accessibili online da ISPRA”.

Dati aperti e interoperabili

Nell’ottica di offrire un dato di qualità, è stato sviluppato recentemente il progetto Linked ISPRA per la produzione e pubblicazione di Linked Open Data secondo gli standard indicati dal World Wide Web Consortium (W3C). Ad oggi sono disponibili diversi dataset provenienti dalla rete mareografica e dalla rete ondametrica oltre ai dati relativi agli interventi pubblici per il dissesto idrogeologico e al consumo del suolo.

“Attraverso un unico punto di accesso è possibile ora consultare i dati che integrano le informazioni prodotte dai diversi Dipartimenti dell’Istituto” prosegue Giorgi. “È stata un’attività significativa in termini di standardizzazione e metadatazione. Grazie ad una piattaforma realizzata con software open source, queste informazioni preziose (parliamo di circa 4 milioni di dati) sono oggi liberamente accessibili online in tempo reale e navigabili anche su mappa cartografica”.

Tra i dataset disponibili ci sono quelli della Rete Mareografica Nazionale (RMN), composta da 36 stazioni di misura distribuite sul territorio nazionale ed ubicate prevalentemente all’interno delle strutture portuali. Tutte le stazioni sono dotate di un sistema locale di gestione e memorizzazione dei dati e di un apparato di trasmissione che, con protocollo IPsec, invia i dati in tempo reale alla sede centrale ISPRA di Roma. I server ISPRA a quel punto rendono disponibili agli utenti informazioni aggiornate relative a serie storiche, osservazioni real-time, previsioni di maree astronomiche e analisi dei dati a fini progettuali e scientifici.

Oltre alla rete mareografica, c’è la Rete Ondametrica Nazionale (RON), ovvero il sistema di rilevamento del moto ondoso costituito da una rete di quindici stazioni di misura in punti fissi lungo le coste nazionali per la raccolta di dati che, opportunamente elaborati, caratterizzano lo stato del mare.

“Grazie alla interoperabilità dei dati, aspetto sul quale ISPRA ha sempre dedicato un’attenzione e un impegno costante”, ci racconta Giulio Carcani, network engineer di ISPRA, “presto saremo in grado di integrare anche delle serie GPS di precisione che provengono da una differente rete: quella del Dipartimento per il Servizio Geologico d’Italia. La collaborazione in varie discipline e tra enti diversi è molto importante. Lo scambio di dati è notevole. Abbiamo collaborazioni solide con INGV, anche relativamente alle informazioni utili fornite alla Protezione Civile, e con l’iniziativa internazionale Copernicus”.

La velocità dei dati per prevenire eventi catastrofici

In ambito di prevenzione di eventi naturali estremi, è di qualche mese fa la notizia di un potenziamento del SiAM, il Sistema di Allertamento nazionale per i Maremoti generati da terremoti nel Mar Mediterraneo.

Il nuovo sistema di trasmissione dei dati, denominato non a caso FAST, permette di ridurre il tempo da pochi minuti a pochi secondi, per trasferire i dati di livello del mare dalle stazioni della Rete Mareografica Nazionale al Centro Allerta Tsunami dell’INGV (CAT-INGV). Si tratta di un risparmio di tempo importantissimo e che può fare la differenza se pensiamo ad un evento catastrofico.

“Avere a disposizione reti come GARR ci permette di gestire queste operazioni con un alto livello di affidabilità” ci spiega Carcani. “Ne vediamo l’efficacia, non solo nei cosiddetti early warning, ma soprattutto quando ci troviamo a maneggiare dati molto voluminosi come quelli del programma Copernicus. Le informazioni che arrivano dall’osservazione satellitare sono preziose e ci permettono di valutare tantissimi aspetti contemporaneamente. Per l’elaborazione, tuttavia, i ricercatori hanno la necessità di scaricare l’intero dato grezzo e questo incide nel volume di traffico scambiato in rete. Per noi l’importanza di far parte della comunità GARR non è solo negli aspetti tecnologici, ma anche nella consapevolezza di essere una componente attiva di un ecosistema che evolve con i migliori parametri possibili, seguendo le esigenze della ricerca e non le logiche commerciali”.

Risorse cloud per la conoscenza ambientale

Un’altra importante piattaforma tecnologica accessibile in rete è SINACLOUD, ovvero il portale di accesso del Sistema Informativo Nazionale Ambientale ai dati geografici ambientali in cui è possibile consultare sia i dati di ISPRA che quelli delle altre amministrazioni che producono dati a supporto delle politiche ambientali. Questa è basata su principi di interoperabilità definiti per i dati territoriali dalla Direttiva INSPIRE e consente di accedere alle numerose applicazioni web e alle mappe interattive che permettono la consultazione delle informazioni ambientali ufficiali nazionali.

“Immaginando i prossimi scenari, nell’Istituto è in corso una riflessione sui modelli di gestione delle risorse di calcolo e sui sistemi cloud. Abbiamo, ad esempio, iniziato ad utilizzare modelli di AI per il monitoraggio costiero e la possibilità di avere a disposizione infrastrutture indipendentemente dal luogo di accesso si rivela sempre più un valore irrinunciabile. D’altra parte, l’emergenza coronavirus ha dimostrato una volta di più l’esigenza del superamento del concetto di semplice rete locale “ conclude Carcani.

Allerta tsunami

Il rischio in Italia. Tutte le coste del Mediterraneo sono a rischio maremoto a causa dell’elevata sismicità e della presenza di numerosi vulcani attivi, emersi e sommersi. Negli ultimi mille anni, lungo le coste italiane, sono state documentate varie decine di maremoti, solo alcuni dei quali distruttivi. Le aree costiere più colpite sono state quelle della Sicilia orientale, della Calabria, della Puglia e dell’arcipelago delle Eolie. Maremoti di modesta entità si sono registrati anche lungo le coste liguri, tirreniche e adriatiche. Le coste italiane possono inoltre essere raggiunte da maremoti generati in aree del Mediterraneo lontane dal nostro Paese (ad esempio a causa di un forte terremoto nelle acque della Grecia).

Collaborazione internazionale. Dal 2005 l’Italia partecipa al NEAMTWS, il sistema di allertamento internazionale per il rischio maremoto nel Nord Est Atlantico e nel Mediterraneo, sotto il coordinamento dell’IOC - Intergovernmental Oceanographic Commission dell’Unesco.
ISPRA ha creato una pagina di visualizzazione in tempo reale dei livelli dei mareografi presenti nel bacino del Mediterraneo su https://tsunami.isprambiente.it

L’importanza dell’allerta precoce. In un mare poco ampio, come il Mar Mediterraneo, i tempi di arrivo delle onde sono molto brevi e questo riduce i tempi utili per allertare la popolazione. In caso di maremoto indotto da sisma, i dati mareografici svolgono una funzione importantissima: servono, infatti, a confermare la generazione di uno tsunami dopo la prima allerta effettuata dal CAT-INGV, e a quantificare l’impatto delle onde di maremoto lungo i differenti tratti di costa. La creazione di uno tsunami dipende, infatti, dalla componente verticale dello spostamento dei due blocchi di roccia che si spostano durante il terremoto, vale a dire dal volume di acqua che essi sono in grado di spostare sollevandosi o abbassandosi repentinamente a causa del terremoto.