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WaterView: ecco il software che misura la pioggia

Si chiama WaterView, è uno spin-off del Politecnico di Torino e ha brevettato una delle tecnologie più innovative per campionare la pioggia il I base alle gocce d’acqua. Tra i fondatori c’è Paola Allamano, ex ricercatrice di ingegneria ambientale. «In media le gocce hanno un diametro che varia da meno di un millimetro fino a 6 millimetri.

Durante i temporali tropicali possono essere più grandi», spiega ad Aiona «Cadono a una velocità compresa tra 1 e 10 metri al secondo, a circa 36 chilometri orari». Se una goccia di pioggia misura 4 millimetri e cade a 25 chilometri orari, significa che piove a secchiate. Da anni scienziati, meteorologi e ingegneri si affannano per valutare l’intensità dei temporali in tempo reale e l’analisi delle gocce sembra essere uno dei sistemi più promettenti.

A che cosa serve studiarle

In ogni goccia di pioggia c’è una miniera di informazioni: dai cicli delle stagioni nell’ambiente in cui viviamo fino alle prossime epidemie. Studiarle con metodo scientifico può essere utile per evitare gli ingorghi stradali, migliorare la qualità dell’alimentazione o tenere sotto controllo la pista in una gara di MotoGP.

Se a tutto ciò aggiungiamo che oggi ci sono anche prototipi sperimentali che ne ricavano energia elettrica, rinnovabile e pulita, si capisce perché le piccole e apparentemente insignificanti gocce di pioggia siano al centro dell’attenzione della comunità scientifica e perché vengano sviluppate tecnologie di precisione per analizzarle.

Misurazioni con il telefono

Con WaterView “misurare” le gocce d’acqua che cadono durante un temporale è un gioco da ragazzi: sono sufficienti tre istantanee per tracciarne l’identikit. «Il sistema, mai sperimentato in precedenza, è un software di analisi dell’immagine che può trasformare in pluviometri non convenzionali le macchine fotografiche, le videocamere di una rete di sorveglianza e in futuro anche gli smartphone».

A oggi il pluviometro, simile a un vaso di raccolta della pioggia, è lo strumento più usato per calcolare l’intensità di un temporale in termini di millimetri d’acqua caduta in un’ora, misura standard delle precipitazioni atmosferiche. I pluviometri sono presenti in tutte le stazioni meteorologiche. «Il problema è che, per ragioni economiche, se ne installa un numero limitato», dice ancora la fondatrice di WaterView. «Con la nostra tecnologia, invece, basata su semplici immagini scattate da telecamere o dispositivi mobili, si possono monitorare le precipitazioni ovunque in modo dettagliato e a basso costo».

Lasciano strisce luminose

Il cuore di Water View è un software che con un minimo di tre scatti o frammenti cli video è in grado di calcolare la dimensione e la velocità a cui cadono le gocce di pioggia. «In un’istantanea di un temporale appaiono, di norma, diverse migliaia di gocce per metrò cubo, che devono essere isolate», spiega Allamano. «L’immagine viene poi esaminata per decifrare quelle caratteristiche strisce luminose che le gocce d’acqua tipicamente lasciano in fotografia o in video».

Le strisce luminose sono l’impronta digitale delle gocce, cioè sono le tracce del loro percorso dal cielo alla terra. Il sensore fotografico è in grado di registrare queste strisce con uno scatto che dura cinque millesimi di secondo. «In base ai tempi di esposizione delle immagini e alle lurighezze delle strisce luminose, il software calcola posizione, dimensione e velocità delle gocce visibili e stima l’intensità della pioggia al suolo».

In una frazione di secondo, quindi, il sistema prevede quanti millimetri acqua all’ora cadrebbero se la pioggia dovesse continuare per un’ora con lo stesso tenore. Dall’analisi di più foto in successione è possibile quindi descrivere come varia l’intensità della pioggia nel tempo, anche minuto per minuto. È un’informazione interessante per le compagnie che erogano energia, tenuto conto che il 70 per cento dei black out è dovuto a fenomeni meteorologici e che più del 30 per cento del potenziale idroelettrico cli un bacino dipende dagli accumuli di pioggia.

Un software da corsa

Per ora la tecnologia WaterView è in via di sperimentazione in diversi punti di Torino, ma potrebbe rivelar-si utile anche nel mondo delle corse di auto e moto. «Il software può aggiornare il bollettino ogni minuto e offrire alle scuderie informazioni fondamentali per il cambio degli pneumatici e ai direttori di gara per controllare le condizioni della pista», dice Allamano. «Le misure in diretta aumentano anche l’affidabilità dei modelli di previsione del tempo, facilitano le operazioni di protezione civile e la gestione di trasporti e viabilità in caso di eventi meteo straordinari». Oltre alla misura kminuto, il sistema può tracciare le serie storiche della pioggia. «Così si potrebbe regolare pratiche agricole come l’uso di fertilizzanti e pesticidi, oltre a gestire più oculatamentele risorse idriche destinate all’irrigazione»,conclude l’esperta. Disporre cli dati esatti (per esempio quante gocce d’acqua cadono in due settimane) trasformerebbe l’agricoltura in una scienza di precisione.

Responsabili dell’influenza

La misurazione delle gocce di pioggia potrebbe avere applicazioni inaspettate nell’ambito della salute umana. Sembra incredibile, ma velocità e dimensione cli queste particelle d’acqua sono responsabili di epidemie e diffusione di virus. Lo hanno scoperto gli scienziati del MIT, il Massachusetts Institute of Technology di Boston (Usa). La ricerca dimostra che l’impatto a terra solleva una nuvola chiamata aerosol a cui sarebbe dovuto il caratteristico odore della pioggia. Ma non è l’aspetto più preoccupante: gli aerosol sollevano da terra virus, batteri e sostanze organiche presenti nel suolo per portarle “a spasso” nell’atmosfera fino a bussare alla porta del nostro corpo. La ricerca, che ha coinvolto medici e ingegneri meccanici, potrebbe aprire un nuovo capitolo nello studio della trasmissione delle malattie dalla natura all’uomo.

Energia pulita

L’azienda italiana Thesan sta sperimentando una turbina idroelettrica in grado di produrre energia con poche gocce d’acqua. Ha il profilo di una campana con le ali e si adatta alla velocità dell’acqua, anche quando cade a singhiozzo. In caso di dispersioni o in stagioni aride, al contrario di quanto accade con una tradizionale turbina, quella di Thesan rallenta, pur essendo sempre in grado di ottimizzare la produzione. Il prototipo è stato realizzato, per la parte di calcolo matematico, in collaborazione con il Consorzio interuniversitario Cineca, formato da 70 università italiane, 6 Enti di Ricerca Nazionali e il MIUR (Ministero dell’istruzione, dell’università e della ricerca).

Una plastica promettente

I ricercatori della Heriot-Watt University di Edimburgo hanno invece sviluppato un prototipo per sfruttare l’energia contenuta in una goccia d’acqua: è una pellicola di fluoro di polivinilidene (PVDF), cioè una plastica con proprietà piezoelettriche (in grado di trasformare una sollecitazione meccanica in segnale elettrico). Certo, con 3 centimetri quadrati di pellicola si producono poco più di 2,5 microwatt di energia elettrica, insufficienti anche per far funzionare uno smartphone. Ma è solo l’inizio.

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