Rete Automatica FLAME di Scanner UV sullo Stromboli

La rete FLAME (Flux Automatic MEasurement) è formata da quattro stazioni automatiche con spettrometri all’UltraVioletto distribuite sull’isola di Stromboli (figure 1 e 2).
Lo scopo di questa rete è quello di misurare in automatico il flusso di anidride solforosa (SO2) emessa dal vulcano Stromboli. Ogni stazione è composta da uno spettrometro Ocean Optics S2000, connesso ad una scheda elettronica di controllo appositamente realizzata e controllata direttamente da un PC presso l’Osservatorio.
Il sistema di comunicazione tra le singole stazioni ed il PC base all’Osservatorio è stata realizzata in tecnica Wireless WiFi 802.11b con una rete che copre la maggior parte dell’isola. Lo spettrometro è otticamente connesso, tramite fibra ottica, ad un telescopio che traguarda uno specchio a 45° montato su una testa rotante.
Questa è azionata da un motore passo-passo controllato dalla scheda elettronica. Questo accoppiamento ottico e lo specchio rotante permettono l’acquisizione di una serie di spettri lungo un arco planare al di sopra della stazione automatica, che viene opportunamente collocata sul terreno, per intercettare il plume di gas emesso dalla sommità dello Stromboli (vedi figura 3).

Figura 1: Distribuzione degli spettrometri in funzione a Stromboli, la rete di comunicazione e la stazione meteo.

Figura 2: La stazione che gestisce la rete FLAME a Stromboli

Figura 3: Piani di scansione e stima delle copertura di ogni stazione; al centro è indicata la rosa dei venti prevalenti. La rete è in grado eseguire misure nell’80% delle condizioni.

Gli spettri acquisiti da ogni singola stazione vengono trasmessi alla stazione Master presso l’Osservatorio, per essere analizzati usando il metodo DOAS per ottenere i contenuti collonari di SO2.
Questi sono poi utilizzati per determinare ed integrare la quantità di SO2 lungo la sezione ottenuta tramite la scansione.
La quantità così ottenuta viene moltiplicata per la velocità del vento per avere il valore del flusso di SO2. Questo sistema è in grado di fornire fino a 150 scansioni giornaliere con un periodo di 3 minuti a scansione, con 50 spettri analizzati per ogni singola scansione.

Figura 4: Singolo scanning del plume ripreso dalla stazione SCOA presso l’Osservatorio il 18 marzo 2007. La posizione 1500 corrisponde alla posizione orizzontale destra, 3000 alla verticale e 4500 all’orizzontale sinistra guardando la stazione ed avendo il vulcano Stromboli sullo sfondo. In questo giorno il plume vulcanico era posizionato poco a sinistra della stazione.

Una delle difficoltà della scansione statica da punto fisso è la necessità di conoscere la quota del plume per calcolare un’accurata sezione (cross-section) per ogni singola scansione. La quota del plume può essere stimata con vari metodi: usando una coppia di scanner che permettono un’opportuna triangolazione, osservazioni visive e, più recentemente, viene utilizzata la direzione del vento misurata alla sommità per fissare a quale angolo gli scanner osservano il plume per ogni data altezza. I risultati finali della rete FLAME di UV-Scanner sono dati di flusso di SO2, come mostrato in figura 5.

Figura 5 : Misure del flusso di SO2 eseguite da un mezzo marino al di sotto del plume e i valori risultanti dalle scansioni da punto fisso della stazione UV-Scanner di Punta Corvo (SPCO)

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