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Premio per uno studio sull'intrusione salina

Salinità media
03.09.2007
Non capita tutti i giorni di vincere un premio scientifico. Stavolta è capitato a Giuditta Lecca e Fabrizio Murgia del CRS4. Il merito? Aver pubblicato un articolo scientifico intitolato "Grid-enabled Simulation of the Impact of Exploitation Uncertainty on the Seawater Intrusion of the Korba Aquifer (Tunisia)", insieme a Jaouher Kerrou e Philippe Renard dell'Università di Neuchatel (Svizzera). La pubblicazione che ha vinto il "IST Africa 2007 best paper award" ha per oggetto la simulazione dell'intrusione marina nell'acquifero costiero di Korba (Tunisia).

All'interno del CRS4 sono stati sviluppati il software di simulazione del modello idrogeologico e il complesso impianto computazionale, basato sulle famose tecniche Monte Carlo, mentre la raccolta e l'analisi geostatistica dei dati è stata condotta rispettivamente in Tunisia e Svizzera. Il lavoro è stato presentato alla conferenza IST Africa 2007 tenutasi a Maputo (Mozambico) dal 9 all'11 Maggio 2007, alla quale hanno partecipato 460 delegati provenienti da 51 paesi.

L'evento, finanziato in parte dal Programma "Information Society Technologies" del Sesto Programma Quadro della Commissione Europea e dall'IEE (l'Istituto degli ingegneri elettrici ed elettronici) ha lo scopo di favorire la cooperazione scientifica e lo sfruttamento dei risultati della ricerca tra Europa ed Africa.

Ai due ricercatori del CRS4 abbiamo chiesto di spiegare alcuni dei contenuti della pubblicazione premiata.

Cosa significa intrusione salina? "L'intrusione salina è una forma di inquinamento delle acque sotterranee degli acquiferi costieri che si trovano in prossimità del mare o di altri corpi idrici salati come ad esempio le saline, che in particolari condizioni vengono contaminate dall'acqua salata proveniente dal mare. Queste condizioni possono essere legate sia a cause di origine antropica (es. estrazione di acqua dolce dai pozzi in misura sostenuta rispetto alla ricarica naturale dell'acquifero data dalle piogge e dalle acque superficiali) che naturale (es. periodi siccitosi che riducono la ricarica naturale) e comunemente entrambe le cause sono presenti. Il fenomeno interessa vaste zone costiere del pianeta, caratterizzate da alta densità abitativa e alti flussi turistici, sia nel bacino Mediterraneo che nelle coste Atlantiche e del Pacifico ecc. Risulta molto costoso e impegnativo mitigare gli effetti dell'intrusione marina e ripristinare la qualità delle acque sotterranee inizialmente dolci e successivamente mescolate con acqua salata. Da qui nasce la necessità dei modelli come strumenti per supportare la scelta di piani di sfruttamento ottimale dei sistemi acquiferi massimizzando le portate estratte dalla falda acquifera ma al contempo minimizzando l'impatto ambientale avverso".

Come vengono creati i modelli per lo studio di questi fenomeni? "I modelli idrogeologici in senso lato sono costituiti dai modelli matematico-numerici e dai dati ambientali. I modelli matematico-numerici consentono di descrivere la fisica del problema (bilanci di massa dell'acqua e dell' inquinante disciolto) e di risolvere al calcolatore le equazioni su una maglia di calcolo, ottenendo infine la soluzione in termini di pressione dell'acqua e concentrazione di inquinante in acqua. I dati ambientali, la cui qualità e quantità è strettamente commisurata alla capacità del modello di rispondere agli scopi per il quale è stato costruito, vengono acquisiti da campagne in campo ed in laboratorio e spesso, in mancanza di dati reali, dalla letteratura scientifica. I modelli per essere utilizzati a scopo previsionale vengono calibrati utilizzando altri dati raccolti in campo che sono le misure di controllo. Le misure di controllo per un modello di flusso e trasporto di contaminante sono tipicamente i livelli piezometrici (livello idrico acqua di falda nei pozzi) e la concentrazione di inquinante nei campioni di acqua sotterranea prelevata nei pozzi".

Cosa ha fatto il CRS4 di tanto importante? "Il CRS4 nell'arco di più di un decennio ha sviluppato il modello matematico-numerico (CODESA-3D) che consiste in un simulatore delle equazioni di flusso a densità e saturazione variabile e trasporto accoppiato di contaminanti disciolti in acqua. Tale simulatore è stato esteso ad un modello probabilistico, in cui la proprietà trasmissiva del mezzo è rappresentata da un processo casuale di proprietà statistiche assegnate, attraverso tecniche Monte Carlo. La conseguente maggiore complessità computazionale ha richiesto l'utilizzo di tecnologie avanzate quali il calcolo ad alte prestazioni e le "Grid" computazionali che consentono capacità di calcolo prima inimmaginabili".

Che ruolo hanno avuto Murgia e Lecca in tutto questo? "Abbiamo curato tutta la parte computazionale mentre i nostri co-autori hanno curato prevalentemente la parte relativa all'idrogeologia: analisi in campo dei dati e geostatistica. Tutto ciò ci ha dato visibilità a livello internazionale anche attraverso la partecipazione a progetti europei DEGREE (workshop al Parco Tecnologico di Pula a Giugno) ed EUMEDGRID e nazionali (GRIDA3 e CyberSar).

Approfondimento
IEEE - Institute of Electrical and Electronic Engineers
L'Istituto degli ingegneri elettrici ed elettronici annovera più di 320.000 membri in 150 nazioni; comprende tecnici, ingegneri e ricercatori di tutto il mondo nel settore elettrotecnico ed elettronico. Lo scopo principale dello IEEE è quello di cercare nuove applicazioni e teorie in ambito scientifico e ingegneria elettrotecnica, elettronica, informatica, telecomunicazioni, meccanica, aerospaziale, trasporti e biomedica per migliorare la qualità della vita dell'uomo favorendo la conoscenza e l'applicazione delle nuove tecnologie; a questo scopo organizza conferenze e dibattiti tecnici in tutto il mondo (30% della letteratura tecnico ingegneristica e 900 standards), pubblica testi tecnici e sostiene programmi educativi. La comunità che trova spazio su IEEE comprende informatici, ingegneri (elettrici, elettronici, informatici, meccanici, civili, ecc.) così come scienziati (biologi, fisici e matematici, ecc.).

Andrea Mameli
Ricercatore CRS4


Biografia
Fabrizio Murgia
Nel '98 si laurea in fisica con una tesi subnucleare-sperimentale. Nel 2000 consegue un master in informatica avanzata che lo porta ad avere competenze informatiche più specifiche. Dopo un anno da ricercatore all'Università di Parma, dal 2001 è ricercatore al CRS4. Il suo temperamento eclettico lo ha portato durante la carriera a collaborare su progetti che affrontano temi quali la meteorologia, le tecnologie Knowlegde Based, la modellazione geometrica, la prototipazione rapida, il quantum computing, la divulgazione e la didattica scientifica, ed attualmente l'idrologia.

Giuditta Lecca
Ingegnere laureata a Cagliari nel 1991, è ricercatrice senior al CRS4, dove lavora dal 1992. Ha sviluppato, in collaborazione con l'Università di Padova, il modello idrogeologico CODESA-3D. Ha partecipato a numerose scuole e conferenze internazionali con comunicazioni orali sui temi della modellistica idrologica, simulazione e calcolo ad alte prestazioni e Grid computing. Coordina e ha coordinato progetti di ricerca europei, nazionali e regionali e commesse industriali. Nel 2000-2001 ha frequentato un corso annuale di innovazione tecnologica e project management e, nel 2006, ha conseguito un master in gestione e valorizzazione delle risorse umane.

Pagine correlate
Focus - Al CRS4 il premio IST Africa 2007 best paper award

Link utili
IEEE - Institute of Electrical and Electronic Engineers
Conferenza IST Africa 2007