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MAREA ASTRONOMICA E METEOROLOGICA IN ITALIA: Analisi propedeutiche ad applicazioni di ingegneria marittima e costiera e allo sfruttamento delle sue potenzialità energetiche Gian Mario Beltrami LIAM-DISAT, Università degli studi di L’Aquila Studi di Aggiornamento sull'Ingegneria OffShore e Marina Università del Salento 1 luglio 2011 Università di L’Aquila Dipartimento di Ingegneria delle Strutture delle Acque e del Terreno AIOM Associazione di Ingegneria Off-shore e Marina Università del Salento Dipartimento di Ingegneria dell’Innovazione
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MAREA ASTRONOMICA E METEOROLOGICA IN ITALIA: … for downloads/STUDI_AIOM...Conoscendo l'esatta posizione nel tempo del corpo celeste forzante (Luna, Sole, etc.) è possibile scomporre

Feb 25, 2021

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MAREA ASTRONOMICA E METEOROLOGICA IN ITALIA: Analisi propedeutiche ad applicazioni di ingegneria marittima e costiera

e allo sfruttamento delle sue potenzialità energetiche

Gian Mario BeltramiLIAM-DISAT, Università degli studi di L’Aquila

Studi di Aggiornamento sull'Ingegneria Off�Shore e Marina

Università del Salento1 luglio 2011

Università di L’AquilaDipartimento di Ingegneria delle

Strutture delle Acque e del Terreno

AIOMAssociazione di Ingegneria

Off-shore e Marina

Università del SalentoDipartimento di Ingegneria

dell’Innovazione

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Effetti e importanza delle variazioni di livello del mareL’innalzamento o l’abbassamento del livello assunto dalla superficie marina implical’esposizione delle coste a onde di gravità di altezza maggior o minore, dipendendo il frangimento – ovvero la dissipazione della maggior parte della loro energia - dal tirante idrico.

In particolare, un innalzamento di livello comporta:

Aumento del carico idraulico sulle strutture

Nei nostri mari, ove - con l’eccezione di Venezia - si hanno variazioni di livello dell’ordine di poche decine di centimetri, tale aumento è di relativa importanza, particolarmente per strutture di difesa portuali fondate su tiranti idrici dell’ordine della decina di metri.

Aumento della erodibilità delle spiaggeIn questo caso anche una variazione di poche decine di centimetri ha un effetto rilevante. Ad esempio, su una spiaggia con pendenza 1/100, un innalzamento di 20 cm del livello implica la sommersione di 20 metri di spiaggia.

e influisce (es.):

definizione delle quote di banchina;

realizzazione e restituzione di rilievi batimetrici.

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Natura delle variazioni di livello del mare

Periodo o scala temporale

Ampiezza (Mediterraneo e Adriatico)

Marea Astronomica 12-24 ore 0.1-0.3 m (0.6 m a Venezia)

Marea Meteorologicadurata della

perturbazione (12-72 ore)

variabile con la forzante (oltre 1 m a Venezia)

Modi Propri Gravitazionali

6-26 ore (21 ore modo Helmotz

Adriatico)

variabile con la forzante (oltre 1 m a Venezia il

modo di Helmotz)

Variazioni Eustatiche (eustatismo) ere geologiche ordine dei metri durante

le glaciazioni note

Variazioni Epirogenetiche

(subsidenza)50-100 anni

variabile (0.23 m a Venezia nell'ultimo secolo)

Variazioni secolari

Variazioni periodiche

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Fenomeno: Ritmico innalzarsi e abbassarsi di livello accompagnato da spostamenti orizzontali della massa marina (correnti di marea).

Si considerino due corpi sferici, rispettivamente di massa m1 (la Terra) e m2 (la Luna o il Sole), in moto di traslazione senza rotazione (rivoluzione) attorno ad un comune centro di gravità.

A causa del moto di rivoluzione, ogni punto appartenente a uno dei due corpi è soggetto alla forza di attrazione gravitazionale newtoniana dovuta alla presenza dell’altro, nonché alla forza centrifuga determinata dal proprio moto attorno al centro di gravità del sistema.

Per la stabilità del sistema, nel baricentro del corpo di massa m1, la forza di attrazione gravitazionale esercitata dal corpo di massa m2 su quello di massa m1 è perfettamente controbilanciata dalla forza centrifuga.

Marea astronomica

Cause: Azione di attrazione esercitata sulla terra dai corpi celesti, in particolare modo la Luna e il Sole.

m1

m2

bc

centro di gravità

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Tale equilibrio non è soddisfatto in tutti i punti del corpo di massa m1. Infatti, mentre la forza centrifuga è costante su tutto il corpo, l’azione di attrazione gravitazionale èfunzione del quadrato della distanza r1 del punto considerato dal baricentro del corpo di massa m2

Nei punti distinti dal baricentro, l’equazione di equilibrio da origine a una forza risultante per unità di massa data dalla somma della forza di attrazione gravitazionale locale e della forza centrifuga costante.

Kgr1

Kgr0

Kcf

K

X

r/r r1/r1

r0/r0

r1

r0

m1

m2

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Conoscendo l'esatta posizione nel tempo del corpo celeste forzante (Luna, Sole, etc.) èpossibile scomporre il suo movimento in una molteplicità di moti periodici, principali e secondari, di frequenza angolare nota e quindi sviluppare la forza risultante di marea in termini, ciascuno corrispondente a uno dei moti componenti il moto del corpo considerato.

La forza di marea, ovvero il potenziale di marea è stato in questo modo scomposto in 380 componenti di periodo noto (Doodson, 1926,1928).

Se la Terra fosse perfettamente sferica e interamente coperta da uno strato d'acqua di spessore costante e la massa fluida rispondesse immediatamente alla forzante mareale (assenza di inerzia della massa fluida), la determinazione e previsione delle variazioni di livello, ovvero degli spostamenti della superficie libera, dovuti a tale forzante sarebbe immediata in ogni punto della sfera terrestre.

L'inerzia della massa liquida, unitamente alla forma sferoidale della Terra e alla conformazione frastagliata delle coste e dei fondali non permette tuttavia tale derivazione.

Tali irregolarità infatti, pur lasciando invariati i periodi delle componenti della forzante, influiscono sulla loro ampiezza e sulla loro fase.

Questa è la ragione fondamentale per la quale, sulla Terra, è possibile osservare escursioni di marea diverse a seconda della località presa in considerazione.

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Variazioni baricheLe variazioni di livello determinate da un aumento o da una diminuzione della pressione atmosferica (pressione media 1013 mmbar) sono comunemente indicate come effetto barometrico inverso [1 mmbar - 1 cm].

Marea MeteorologicaFenomeno: Disturbo del ritmico innalzarsi e abbassarsi del livello marino dovuto alla marea astronomica, la cui importanza relativa rispetto a quest’ultima dipende dalla stagione, dalla latitudine e dalla piattaforma continentale. Cause: Variazioni periodiche bariche e dell’azione tangenziale del vento.

Azione tangenziale del ventoL’ azione tangenziale del vento tende a spingere la massa d'acqua verso la costa, accelerandola (sovralzo di vento). Al raggiungimento di condizioni stazionarie, l'acqua risulta in equilibrio sotto l'azione del gradiente di pressione dovuto alla pendenza assunta dalla superficie del mare e le azioni agenti alla superficie libera e al fondo rispettivamente legate alla resistenza del vento e all'attrito sul fondo.

A

A

i a

b

a

w

D

vento

sezione A-A

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-5 0 5 10 15 20 25 30 35Longitude (°W - °E)

30

35

40

45La

titud

e (°

N)

-5 0 5 10 15 20 25 30 35Longitude (°W - °E)

30

35

40

45

Latit

ude

(°N

)

06.00 PMMay 6th - 1997

ECMWF analysis

10 m wind field

ECMWF analysis

msl pressure field

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Modi propri gravitazionaliFenomeno: Analogamente alle onde di marea astronomica, si esplicano comeritmico innalzarsi e abbassarsi di livello accompagnato da spostamenti orizzontali della massa marina.

Cause: Eccitazione delle frequenze di modo proprio (di risonanza) di un bacino.

Come ogni sistema dinamico, un bacino naturale soggetto a una forzante tende ad amplificare le oscillazioni di frequenza prossima a quelle di modo proprio, ovvero di risonanza. Al decadere della forzante, il bacino continua a oscillare secondo tali frequenze fino a quando l’azione d’attrito esercitata dalle coste e dai fondali non esaurisce il loro contenuto energetico.

Sia una azione di origine meteorologica (pressione, vento) che astronomica (componente di marea astronomica) può esplicarsi con una frequenza tale da forzare all'interno di un bacino una oscillazione di moto proprio la quale, a seconda dell'entità della forzante, continua a persistere nel bacino fino al suo esaurimento determinando successive intense fluttuazioni dei livelli.

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L’acquisizione di serie storiche di misure di livello consente:

1) Definizione dei livelli di riferimento (es. livello medio marino), ovvero:

a- l’analisi delle sue variazioni a breve e lungo termine

b- la realizzazione di rilievi batimetrici locali

c- la definizione delle quote di banchina

2) La demodulazione del segnale tramite analisi armonica, ovvero:

a- l’individuazione della natura, della scala temporale e dell’entità delle variazioni del livello componenti il segnale misurato.

b- le analisi statistiche marginali e congiunte degli estremi (es. del residuo

N.B. Il monitoraggio mareografico deve comprendere oltre alla misura delle variazioni di livello, la misura delle variazioni di temperatura e pressione atmosferica, nonché della direzione e intensità del vento.

Misure:Importanza del monitoraggio

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Misure:Tecnologie

•A sens. galleggiante (es. Ortona)•A sens. di pressione (es. Pescara)•A sens. acustico (es. AGIP)

NB: Oltre che del sensore di livello, una stazione mareografica dovrebbe essere sempre dotata di sensori di temperatura e pressione atmosferica (termometro, barometro), nonché di un sensore di misura del vento (un anemometro).

Le tecnologie di misura dei livelli si distinguono a seconda che la misura sia effettuata presso la costa o al largo. Le misure più comuni - e più semplici da realizzare - sono quelle effettuate presso la costa, in genere all’interno di bacini portuali, per il tramite di mareografi

Sensoregallegiante

Sistema acquisizione

Astaidrometrica

Da tum(zero convenzionale)

Caposaldo (Bench Mark)

Sistema acquisizione

Trasduttorepressione

Astaidrometrica

Da tum(zero convenzionale)

Caposaldo (Bench Mark)

Distanza Caposaldo-Trasduttore

(zero strumento)

Da tum(zero convenzionale)

Sensoreacustico

Sistema acquisizione

Caposaldo (Bench Mark)

Astaidrometrica

Distanza Caposaldo-Trasduttore

(zero strumento)

Tra le tecniche di misura al largo siano da ascrivere le misure effettuate mediante ‘tsunamometri’, ovvero strumenti dotati di sensori di pressione in grado di misurare oscillazioni nella banda di frequenze delle maree e dei maremoti (Eble e Gonzlez, 1991, http://nctr.pmel.noaa.gov/Dart/).

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In Italia, il monitoraggio dei livelli viene principalmente effettuato dai mareografi della Rete Mareografica RMN, gestita dal Servizio Mareografico dell’ISPRA. La rete si compone di più di trenta stazioni collocate nei porti lungo tutto il perimetro della penisola e delle sue isole (http://www.mareografico.it/).

R08R07R06R01 R05R04R03St20

St21

R02

R10

St13

St16

St17R11

R15R14R13R12

R09

Pescara

St18

St19

St14St15

St22

St02

St01

St03

St04

St07

St06St05

NS05 NS06

NS07

St08

St09

NS09

St10

St11St12

National tide gauge networkSt01 ImperiaSt02 GenovaSt03 LivornoSt04 CivitavecchiaSt05 CagliariSt06 CarloforteSt07 Porto TorresSt08 PalermoSt09 Porto EmpedocleSt10 CataniaSt11 MessinaSt12 Reggio CalabriaSt13 CrotoneSt14 TarantoSt15 OtrantoSt16 BariSt17 ViesteSt18 OrtonaSt19 AnconaSt20 RavennaSt21 Venezia P. SaluteSt22 Trieste

ENI-AGIP off-shore platformsR02 AdaR03 GaribaldiR04 PCWAR05 AmeliaR06 AntaresR07 AzaleaR08 AnnabellaR09 ClaraWR10 BarbaraCR12 PenninaR13 EleonoraR14 FratelloR15 Giovanna

Brindisi(IIMM)

(CNR-ITT)

(CNR-ISDGM)

RMN (National tide gauge network)

CNR gauges (National Research Council)

Regional gauges

IIMM (Navy gauges)

ENI-AGIP (Off-shore platforms)

NS01

NS02

NS03

NS04

NS08

NS10

NS11

NS01 La SpeziaNS02 Marina di CampoNS03 PonzaNS04 GaetaNS05 NapoliNS06 SalernoNS07 PalinuroNS08 GinostraNS09 LampedusaNS10 Isole TremitiNS11 San Benedetto Tronto

Misure:La RMN (rete mareografica italiana)

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A partire dalla ristrutturazione del 1998, il Servizio Mareografico mette a disposizione del pubblico le serie storiche delle principali grandezze di interesse mareografico (livello idrometrico, velocità e la direzione del vento, la pressione atmosferica, la temperatura dell’aria e dell’acqua).

L’intervallo ‘standard’ di campionamento è per il livello idrometrico di 10 minuti e per gli altri parametri di un’ora.

A partire dal gennaio 2010, il livello idrometrico viene monitorato con un sensore di livello a microonde con precisione millimetrica. Il sensore è installato in coppia con un secondo sensore di livello a galleggiante, mantenendo peraltro in funzione il sensore idrometrico ad ultrasuoni presente nella RMN a partire dal 1998.

Inoltre, a partire dalla seconda metà del 2010, alcune stazioni della RMN (Ancona, Isole Tremiti, Otranto, Porto Empedocle, Ginostra, Carloforte, Napoli, Ponza, Marina di Campo, Imperia) sono state predisposte per l’acquisizione di un dato al minuto e incluse nella rete di individuazione di onde di maremoto.

Il lavoro del servizio mareografico

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La misura dei livelli è effettuata relativamente a un riferimento convenzionale della stazione (station datum), ovvero uno zero idrometrico.

Per rendere tale misura ingegneristicamente utilizzabile occorre che tale riferimento sia posto in relazione con uno o più riferimenti fissi a terra.

Nel caso di una stazione costiera, tali riferimenti sono rappresentati da caposaldi (bench-marks) orizzontali e verticali (CSO, CSV), usualmente quotati nell’ambito della rete altimetrica del paese in cui si trova la stazione.

In Italia, le quote di tali caposaldi sono determinate facendo riferimento alla rete altimetrica dall’I.G.M. le cui quote sono a loro volta riferite al geoide individuato dal livello medio marino (zero) calcolato per i mareografi di Genova per l’Italia continentale, ovvero Catania e Cagliari per le isole.

Misure:Relazione tra le misure e i riferimenti fissi a terra

Il geoide è la superficie fisica (non rappresentabile matematicamente) di eguale potenziale gravitazionale che la superficie del mare assumerebbe in assenza di forze di disturbo. In altre parole, il geoide è la superficie equipotenziale passante per il livello medio effettivo del mare in un dato punto.

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Il livello medio locale calcolato a partire da misure mareografiche pluriennali costituisce solo una approssimazione del geoide.

A causa della diseguale distribuzione della densità nella parte sommitale del mantello e della crosta terrestre, il geoide presenta elevate ondulazioni rispetto a una qualsiasi rappresentazione ellissoidica (quindi matematica) della superficie terrestre.

Poiché nelle applicazioni di ingegneria è determinante conoscere le quote altimetriche, ovvero batimetriche, riferite a quest’ultimo livello, appare indispensabile conoscere non solo la quota assoluta (riferita alla rete altimetrica nazionale) dei caposaldi dei mareografi, ma anche la loro quota relativa, ad esempio, rispetto allo zero idrometrico del mareografo stesso.

Il riferimento della rete altimetrica al livello medio calcolato presso mareografi specifici implica quindi che le quote assolute dei caposaldi di tutti gli altri mareografi non siano necessariamente in relazione con il livello medio locale.

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Da tum(zero convenzionale)

Sensoreacustico

Sistema acquisizione

Caposaldo (Bench Mark)

Astaidrometrica

Distanza Caposaldo-Trasduttore

(zero strumento)

Definizione delle quote rispetto a un livello di riferimento locale

DATUM(Zero asta graduata)

10 cm

20 cm

30 cm

40 cm

50 cm

60 cm

70 cm

80 cm

90 cm

piano banchina

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Rilievi batimetrici

l.m.m.GPS

hGPS(t0)

ellisoide WGS84 ellisoide

l.m.m. noto

GPS

St. Mareografica

h

h=hGPS(t0)-GPS

Bench mark della St. Mareografica

h=hm(t0)+(t0)

hm(t0)h

(t0)l.m.m.

livello osservato

t0 = l.m.m.

(t0)

t0

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Analisi dei dati osservati:Analisi armonicaAllo scopo di poter definire l'ampiezza dell'oscillazione in una località è necessario determinare, partendo da una serie storica di misura dei livelli, l'ampiezza e la fase corrispondente a ogni singola componente di periodo noto. La lunghezza della serie determina il numero di componenti rintracciabili nel segnale.

L'analisi di una serie storica finalizzata alla ricerca di frequenze note costituisce un caso particolare della analisi di Fourier ed è chiamata analisi armonica.

Il livello della superficie del mare determinato dall'azione astronomica (t) al tempo t èassunto rappresentato dalla seguente somma di componenti armoniche

i

iitt )cos()(

ove i e i sono le ampiezze e le fasi delle componenti e i le loro frequenze angolari note. L'analisi armonica consiste nel determinare i e i per il particolare sito in esame, a partire dalla serie storica, almeno oraria, registrata da un mareografo.

L'analisi armonica è una forma di demodulazione del segnale mediante la quale specificando le frequenze, viene applicata la tecnica dei minimi quadrati per risolvere le ampiezze delle componenti relative.

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Esempio di demodulazione dei dati osservati (Stazione di Porto-Torres)

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Analisi dei dati osservati:Definizione dei livelli di riferimento

Criteri di calcolo:Media aritmetica (eventualmente filtrata) dei valori orari osservati.

Estensione della serie storica:L’estensione della serie temporale oraria necessaria per il calcolo dei livelli medi, in particolare del livello medio marino, varia a seconda degli scopi.•A fini geodetici la serie dovrebbe estendersi su parecchi anni;•A fini tecnici (es. rilievi batimetrici locali) può essere sufficiente un anno.

Livello medio marino (lmm);Es. Livello medio delle alte e basse maree etc.

Medie mensili:Grande importanza ha la valutazione della serie storica dei livelli medi mensili:•Permette di individuare variazioni stagionali legate a componenti meteorologiche;•Confrontata con quella di stazioni mareografiche prossime a quella di interesse, permette un controllo sulla validità dei dati osservati;•Serie molto estese (>20 anni) di livelli medi mensili e annuali permettono di individuare tendenze globali legate a fenomeni in atto di eustatismo o subsidenza.

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Livello della più Alta Marea Astronomica (HAT - Highest Astronomical Tide)

Livello della più Alta Marea Astronomica osservata nell’ambito di un ciclo Metonico

Livello Medio delle Alte Maree Astronomiche Sigiziali (MHWS - Mean High Water Springs)

Media, sulla durata di un ciclo Metonico, della media delle due Alte Maree Astronomiche osservate nei giorni di sigizie.

Livello Medio delle Alte Maree Astronomiche in Quadratura (MHWN - Mean High Water Neaps)

Media, sulla durata di un ciclo Metonico, della media delle due Alte Maree Astronomiche osservate nei giorni di quadratura.

Livello Medio Marino (MSL - Mean Sea Level)

Media aritmetica delle osservazioni orarie effettuate per la durata di un ciclo Metonico

Livello Medio delle Basse Maree Astronomiche in Quadratura (MLWN - Mean Low Water Neaps)

Media, sulla durata di un ciclo Metonico, della media delle due Basse Maree Astronomiche osservate nei giorni di quadratura.

Livello Medio delle Basse Maree Astronomica Sigiziali (MLWS - Mean Low Water Springs)

Media, sulla durata di un ciclo Metonico, della media delle due Basse Maree Astronomiche osservate nei giorni di sigizie.

Livello della più Bassa Marea Astronomica (LAT - Lowest Astronomical Tide)

Livello della più Bassa Marea Astronomica osservata nell’ambito di un ciclo Metonico

Livello Medio delle più Alte Alte Maree Astronomiche (MHHW - Mean Higher High Water)

Media ar itmetica delle più Alte Alte Maree Astronomiche osservate per la durata di un ciclo Metonico

Livello Medio delle Alte Maree Astronomiche (MHW - Mean High Water)

Media aritmetica di tutte le Alte Maree Astronomiche osservate per la durata di un ciclo Metonico

Livello Medio Marino (MSL - Mean Sea Level)

Media aritmetica delle osservazioni orarie effettuate per la durata di un ciclo Metonico

Livello Medio delle Basse Maree Astronomiche (MLW - Mean Low Water)

Media aritmetica di tutte le Basse Maree Astronomiche osservate per la durata di un ciclo Metonico

Livello Medio delle più Basse Basse Maree Astronomiche (MLLW - Mean Lower Low Water)

Media aritmetica di tutte le più Basse Basse Maree Astronomiche osservate per la durata di un ciclo Metonico

Livelli di riferimento e criteri di calcolo

Mareasemidiurna

MareaDiurnaMista

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Estensione della serie

In linea di principio, a causa del più lungo dei periodi in cui è scomponibile il moto della Luna attorno alla Terra, ovvero quello di 18.6 anni relativo alla regressione dei nodi, i livelli di riferimento dovrebbero calcolarsi mediante una serie storica della durata di un ciclo Metonico (ovvero 19 anni, definito come epoca per il riferimento mareale).

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Livelli medi mensili e annuali

Es. Porto Torres (2000-2011)

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Analisi dei dati osservati:Statistica estremaleNell’analisi statistica degli estremi di livello sono possibili due approcci:

•la modellazione statistica della serie storica originaria, ovvero composta dalla sovrapposizione della sua componente deterministica costituita dalla marea astronomica e della sua componente stocastica costituita dalla marea metereologica (approccio diretto);

•la decomposizione della serie storica nelle singole componenti deterministica e stocastica, la modellazione statistica della componente stocastica e quindi della dipendenza tra le due componenti (approccio indiretto).

Per quanto l’approccio indiretto, tenendo separate la componente deterministica (per la quale non è necessaria alcuna estrapolazione in quanto esattamente predicibile) da quella stocastica, sia da preferire, esso presenta una qualche difficoltà nella modellazione della dipendenza esistente tra le due componenti.

Scelta del campione

Problema di inferenza (assunzione sulla funzione di distribuzione)

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Analisi delle eccedenze

Es. Porto Torres (2000-2011)

Adattamento GPD

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Le maree come fonte di energia:Sfruttamento dell’energia potenzialeAgli spostamenti, verticale (escursione di livello) e orizzontale (corrente), con cui si manifesta il fenomeno della marea è associata una continua conversione di energia potenziale in cinetica e viceversa.

L’idea di sfruttare l’energia potenziale associata all’escursione di livello per porre in movimento la ruota di un mulino ad acqua può farsi risalire a epoca romana, anche se concreti esempi di tale sfruttamento esistono a partire dal medioevo.

Il principio informatore è quello di realizzare un carico idraulico attraverso la costruzione, allo sbocco di una adatta insenatura, di uno sbarramento controllato da una paratoia. Durante la fase di flusso, il bacino si riempie. All’inizio della fase di riflusso, la chiusura della paratoia determina l’instaurarsi di un dislivello, ovvero di un carico idraulico. Convogliando l’acqua in un opportuno canale è quindi possibile muovere la ruota di un mulino, ovvero realizzare la conversione di energia da potenziale in cinetica e, infine, meccanica.

Mulino a marea (île de Bréhat, Bretagna)

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La centrale a marea sul fiume Rance presso Saint Malò (Bretagna – Francia).

Tale tipologia di impianti - per avere rendimenti che giustifichino i costi di investimento - devono essere realizzati in localitàcaratterizzate da escursioni di livello significative (> 7 m), risultando quindi irrealizzabili nel nostro paese.

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Le maree come fonte di energia:Sfruttamento dell’energia cinetica

Uno dei vantaggi più evidenti legati allo sfruttamento dell’energia cinetica delle correnti di marea è rappresentato dalla possibilità di valutare in maniera semplice e veloce l’energia teorica, a metro quadro di superficie frontale del rotore, disponibile annualmente nel sito in cui si è deciso di installare la turbina.

Questa peculiarità consente di tagliare una voce molto importante nei costi dell’impianto e nei tempi di messa in opera dello stesso.

Fissato il rendimento globale di un impianto e la superficie frontale del rotore, ènecessario disporre della più elevata energia teorica per unità di superficie possibile e dunque bisogna scegliere un sito in cui l’andamento della marea durante il giorno abbia delle velocità elevate e regolari.

Gli intervalli di tempo in cui la velocità della marea è prossima allo zero rappresentano la fase di inversione della direzione del flusso. Questo fenomeno comporta una riduzione dell’energia teorica a disposizione, dal momento che una turbina non può funzionare per velocità troppo basse della marea.

Questo limite inferiore si aggira, mediamente, intorno al valore di 1 m/s ed è detto Cut-In Speed.

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Generatore ‘SeaGen’ e impianto nello stretto di Strangford

Il primo esempio di generatore commerciale per lo sfruttamento su larga scala di tale energia è il generatore SeaGen. Due rotori gemelli ad asse orizzontale dotati di pale di 8 m di lunghezza trasmettono la rotazione a un generatore. La disposizione delle pale può essere variata di 180°, in modo da consentire l’operatività in entrambi i sensi di flusso.

Il generatore SeaGen installato nello stretto di Strangford, in Irlanda del Nord, genera 1.2 MW per circa 18-20 ore al giorno, ovvero nei periodi in cui la marea è forzata all’interno e all’esterno dell’insenatura di Strangford attraverso lo stretto.

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Turbina Kobold e impianto Enemar a largo di Gazirri (Stretto di Messina)

Nell’ambito del progetto ENERMAR - finanziato dalla UE, dalla Regione Sicilia e dalla Ponte di Archimede S.p.A. - è stato installato di fronte a Gazirri, presso la costa siciliana, un impianto pilota dotato di turbina ad asse verticale denominata KOBOLD

Presso il sito di impianto, la corrente si inverte ogni 6 ore, seguendo la caratteristica semidiurna della marea (circa ogni 6 ore), con intensità modulata in un periodo di circa 14 giorni (principale lunare). Le velocità massime registrate sono pari a circa 2 m/s.

Con tali velocità, la turbina KOBOLD, che ha una potenza nominale di 120 KW e unaCut-In Speed di circa 1.2 m/s, è capace di produrre circa 25 KW, ovvero una potenza in grado di soddisfare fabbisogno di circa 8 unità abitative.

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GRAZIE PER L’ATTENZIONE

nonché ai nostri ospiti e agli organizzatori