Stima della portata da satellite
Focus
Sensori satellitari di diversa natura vengono usati per una valutazione quantitativa del flusso nei corsi d’acqua
Referente interno: Angelica Tarpanelli
Email: angelica.tarpanelli@cnr.it
La portata fluviale è definita come la quantità d’acqua che scorre in un fiume in un preciso periodo di tempo. La sua stima è importante per la progettazione delle strutture idrauliche, per la pianificazione del territorio e per l’identificazione e la gestione del rischio idraulico. La misura della portata in una specifica sezione trasversale di un corso d’acqua non è diretta e viene calcolata mediante la misura di altre grandezze idrauliche, quali la velocità della corrente e il tirante idrico, ossia l’altezza della superficie idrica rispetto al fondo alveo. Tali grandezze sono generalmente misurate a terra, ma la crescente dismissione degli strumenti causata dagli elevati costi di mantenimento e la scarsa presenza (a volta la totale assenza) di stazioni di misura lungo i corsi d’acqua, soprattutto nei paesi in via di sviluppo, hanno generato l’interesse verso l’uso di un’ulteriore fonte di misura rappresentata dai sensori a bordo di piattaforme satellitari. Nello specifico, i sensori multispettrali passivi (come ad esempio Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer, MODIS) capaci di fornire immagini giornaliere in diverse bande dello spettro elettromagnetico, possono essere usati per stimare la velocità della corrente. Tali sensori sono capaci di identificare il diverso comportamento dei parametri fisici tra corpi idrici e terreno circostante. Tale differenza viene impiegata per valutare le variazioni della velocità di flusso nei fiumi e applicazioni in diversi corsi d’acqua nel mondo ne ha confermato l’efficacia.
Un’ulteriore informazione è ottenuta dagli altimetri radar, che consentono di misurare la quota della superficie idrica della sezione fluviale. In questo caso, sono necessari anche rilievi topografici in situ (o in alternativa esistono approcci specificamente dedicati) per stimare il fondo alveo al fine di calcolarne il tirante idrico.
Le misure in remoto di queste grandezze idrauliche sono impiegate congiuntamente per stimare la portata secondo i metodi tradizionali dell’idraulica classica. L’utilizzo dei sensori satellitari quindi diviene fondamentale non solo per assicurare un continuum temporale nel monitoraggio dei fiumi e per integrare le misure a terra garantendo misurazioni anche spazialmente più frequenti, ma anche per fornire una stima dei flussi nei paesi in via di sviluppo dove una rete di monitoraggio spesso è del tutto mancante.
Ulteriori informazioni
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Tarpanelli A., Santi E., Tourian M.J., Filippucci P., Amarnath G., Brocca L. (2019). Daily river discharge estimates by merging satellite optical sensors and radar altimetry through artificial neural network. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 57(1), 329-341. doi:10.1109/TGRS.2018.2854625. https://doi.org/ 10.1109/TGRS.2018.2854625
Tarpanelli A., Amarnath G., Brocca L., Massari C., Moramarco T. (2017). Discharge estimation and forecasting by MODIS and altimetry data in Niger-Benue River, Remote Sensing of Environment, 195, 96-106. doi:10.1016/j.rse.2017.04.015. http://dx.doi.org/10.1016/j.rse.2017.04.015
Tarpanelli A., Brocca L., Barbetta S., Faruolo M., Lacava T., Moramarco T. (2014) Coupling MODIS and radar altimetry data for discharge estimation in poorly gauged river basin. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, http://dx.doi.org/10.1109/JSTARS.2014.2320582.
Tarpanelli A., Brocca L., Barbetta S., Lacava T., Faruolo M., Moramarco T. Integration of MODIS and radar altimetry data for river discharge estimation from space. Proceedings of the IAEG 2014 Congress, Springer, 15-19 September 2014, Turin, Italy, 6 pp.
Tarpanelli A., Barbetta S., Brocca L., Lacava T., Faruolo M., Balint G., Di Baldassarre G. and Moramarco T. (2013). River Discharge Estimation By Using Remote Sensing Data: The Case Study Of The Danube River. Proceedings of Hydro 2013 International, 4-6 Dec 2013, IIT Madras, India.
http://www.egu.eu/awards-medals/union-osp-award/2014/angelica-tarpanelli/