Scopo di questa linea di ricerca è identificare, caratterizzare, quantificare gli input e gli output che definiscono il ciclo del carbonio a carattere globale e locale, a livello superficiale e profondo, nel tempo e nello spazio. Queste conoscenze sono di importanza primaria per definire i cambiamenti geologici, geochimici, geodinamici, ambientali, climatici - passati e futuri - del pianeta. L'Istituto di Geoscienze e Georisorse presenta alcune attività di ricerca inerenti a questa tematica come: (1) Lo studio del degassamento naturale di CO2 e CH4, legato al ciclo del carbonio a breve e lungo termine (carbonio di origina vulcanica, metamorfica e mantellica); (2) Lo studio del degassamento antropico di CO2 e CH4; (3) La caratterizzazione dei sink di carbonio rappresentati dai carbonati inorganici e bio-indotti; (4) Lo studio del carbonio reintrodotto nel mantello attraverso i processi di subduzione; (5) La caratterizzazione dei flussi di materia organica in ecosistemi marini e continentali. L'IGG coordina il Progetto Europeo H2020 ECOPOTENTIAL, dedicato alla determinazione dei servizi ecosistemici e della loro evoluzione futura, attraverso lo studio delle interazioni geosfera-biosfera a scala multipla, degli scambi di carbonio e acqua fra suolo-vegetazione-atmosfera e fra idrosfera-atmosfera, e con la modellistica delle interazioni fra componenti abiotiche (soprattutto geologico-ambientali) e biotiche negli ecosistemi terrestri, lacustri e marini. L'Istituto è inoltre partner nel progetto di esplorazione oceanica IODP 357 ATLANTIS MASSIF SERPENTINIZATION AND LIFE EXPEDITION dedicato alla comprensione dei meccanismi geologici e geochimici di formazione di nuova crosta oceanica e della formazione di carbonati durante processi di alterazione di bassa temperatura. Sono inoltre oggetto di questo progetto, lo studio di come l'attività biologica possa influenzare, in questi particolari contesti, i processi di alterazione e viceversa.

The study proposed concerns a novel method, called NDSA (Normalized Differential Spectral Attenuation), for the measurement of
the tropospheric Water Vapour (WV). The NDSA derives the Integrated Water Vapour (IWV) along a given microwave link from
differential normalized attenuation measurements made in the 17-21 GHz frequency range.
Theoretical studies sponsored by ESA (European Space Agency) demonstrated that the NDSA method is effective in providing
estimates of the IWV along the path between two Low Earth Orbit (LEO) satellites-one carrying a transmitter and the other a
receiver-in a limb geometry.
Two recent scientific projects, one funded by Regione Toscana in 2018-1019 (SWAMM), and one funded by the Italian Space Agency
(ASI) in 2020-2021 (SATCROSS) have been fundamental for the development of the NDSA technique: SWAMM allowed the realization
of the first low-cost instrument at 19 GHz, able to provide NDSA measurements along terrestrial links, while SATCROSS contributed
to demonstrate the feasibility of a future space mission. Laboratory tests with the upgraded instrument and two measurement
campaigns demonstrated the technical feasibility of the NDSA measurement approach.
A fundamental step to consolidate the progresses made and proceed further towards the realization of a space measurement project
based on the NDSA approach is the performance analysis of the IWV estimates provided by the prototype instruments, which must
necessarily include the validation of such estimates through comparison with those provided by other sensors and techniques. For
this reason, this proposal aims at the realization of new measurement campaigns in ground-to-ground configurations and designed
for an inter-comparison with the MAX-DOAS (Multi Axis Differential Optical Absorption Spectroscopy). The MAX-DOAS technique
allows the retrieval of the IWV in the visible spectral range at about 445 nm. This is an independent optical device, already available
at the CNR, which will be set up to observe the same air volume as the NDSA prototype instrument. In addition to the MAX-DOAS,
also measurements from radiosondes, hygrometers and satellite-derived humidity products (e.g., ERA-5, MODIS, etc.) will be
acquired and processed for an overall validation of the NDSA instrument prototype. The main campaign will involve the San Pietro
Capofiume station of the World Meteorological Organization (WMO) and the Monte Cimone CNR station. Another campaign is planned
with a link between at constant high altitude (e.g., connecting two mountain peaks), in order to reproduce as close as possible the
NDSA satellite measurement in troposphere.

Il progetto CHANGES mira a promuovere la ricerca interdisciplinare e le sinergie intersettoriali per sostenere lo sviluppo di strategie innovative a lungo termine per l’interpretazione, la comprensione, la conservazione e la valorizzazione del patrimonio culturale materiale ed immateriale. CHANGES promuove lo sviluppo di soluzioni basate sulla doppia transizione, digitale ed ecologica, intende ridurre le disuguaglianze sociali ed economiche.

Il partenariato esteso è costituito da 11 Università, 4 Enti di Ricerca, 3 Scuole di studi avanzati, 6 Imprese, 1 Centro di Eccellenza: un ecosistema multi-tecnologico e interdisciplinare per la formazione, la ricerca, il trasferimento tecnologico riferito alla cultura umanistica e al patrimonio culturale.

Il CNR partecipa al progetto CHANGES attraverso l’Istituto di scienze del patrimonio (ISPC), in qualità di istituto capofila, insieme all’Istituto di matematica applicata “Mauro Picone” (IAC); all’Istituto di linguistica computazionale “A. Zampolli” (ILC); all’Istituto nazionale di ottica (INO); l’Istituto dei polimeri, compositi e biomateriali (IPCB); l’Istituto di scienze dell’atmosfera e del clima (ISAC); l’Istituto di scienze e tecnologie dell’informazione “Alessandro Faedo” (ISTI); l’Istituto di scienze e tecnologie chimiche “Giulio Natta” (SCITEC); l’Istituto “Opera del Vocabolario Italiano” (OVI).

Il CNR-ISAC è coinvolto particolarmente nello Spoke 7 “Protection and Conservation of Cultural Heritage against Climate Changes, Natural and Anthropic Risks” - Definizione di strumenti per la prevenzione dei rischi, la manutenzione preventiva, la gestione del rischio di catastrofi, l’identificazione di strategie di adattamento ai cambiamenti climatici.
Le sedi di Bologna e Lamezia Terme del CNR-ISAC sono maggiormente coinvolte nel WP3 e nel WP4 dello Spoke, portando avanti le seguenti attività:
Risk assessment of cultural heritage exposed to hydro-meteorological events linked to climate change by:

• application of data and products from climate modelling and earth observation domain for the hazard analysis
• vulnerability evaluation of cultural heritage to the impacts of hydro-meteorological events
• Application of the WebGIS platform "Risk Mapping tool for Cultural Heritage Protection" to two case studies representative of different categories of cultural heritage at risk due to diverse hydro-meteorological hazards: historic centre of Florence (monumental complex in urban area – risk of large basin flood, heavy rain), cultural landscape of Aeolian Archipelago (terraces in remote/coastal area – risk of flash floods, heavy rain, drought)
• setting up strategies of prevention and mitigation of the impacts

PNRR: Missione 4 – Componente 2 “Dalla ricerca all’impresa” – Investimento 1.3 Partenariati estesi a Università, centri di ricerca, imprese e finanziamento progetti di ricerca

Importo finanziato al CNR-ISAC: € 183.566,07

The INTERROGATION project will unveil the role of climatic and human-controlled drivers for drought risk mitigation and will develop
a prototype of a decision support system to ensure an integrated management of available water resources during the increasingly
frequent drought events affecting the Mediterranean area. The work plan will focus on the Po river basin, an exemplary case study
for its topographic, physiographic and geomorphic characteristics, as well as its economic importance, and will be built over three
Pillars (Figure 1), namely (1) accurate in situ and high resolution reanalysis/ satellite data, (2) hydrological modelling and uncertainty
assessment, (3) retrospective analysis of past multi-year drought events and generation of “what-if” scenarios.
The three Pillars will be intimately connected to each other to conduct the core research of the INTERROGATION project: high
resolution in situ, reanalysis and satellite data will be used as inputs of an advanced hydrological modelling for a synoptic
reconstruction of the multi-year drought events occurred in the period 1990-2020 over the Po river basin. The spatial and temporal
connection between natural and human processes on drought development will be investigated by accounting also for uncertainties.
The knowledge acquired on the study of past drought events will be exploited to generate plausible “what-if” scenarios of climate,
land use and water management. These scenarios will be used to outline operating strategies and develop a decision support system
that will guide stakeholders towards an integrated management of water resources during drought events. For the first time, the
INTERROGATION project will integrate new high resolution remote sensing and reanalysis products with advanced modelling tools to
(i) provide a comprehensive knowledge of the drought impacts across the Po river basin, (ii) identify a set of proactive and timely
actions to prevent, in advance, the negative effects of drought events, and (iii) develop a forecasting tool including a robust
assessment of uncertainty in the predictions.