Fig.1: Misure da terra su slitta Groenlandia 1997.

Fig.2: Misure da terra in Antartide.

Fig.3: Misure da elicottero: strumentazione.

Fig.4: Misure da elicottero: Bygol-1.

Fig.5: Misure da elicottero: sistemazione antenna.

L'esplorazione radar anche su aree estese è alla base della glaciologia e svolge diversi ruoli nello studio dei ghiacciai per determinarne lo spessore e il volume, la stratificazione interna del ghiaccio, dei primi strati di nevato (firn), la topografia del bedrock, inclusa la caratterizzazione delle aree crepacciate. Il metodo, ampiamente utilizzato con pieno successo nelle aree polari, incontra maggiori difficoltà se applicato al rilevamento di ghiacciai di montagna come quelli alpini e himalayani. Tali difficoltà sono dovute alle diverse caratteristiche fisiche del ghiaccio temperato e alle problematiche tecniche logistiche legate allo svolgimento di operazioni di campo ad alta quota su aree dove sono presenti crepacci, seracchi e cascate di ghiaccio, rendendo estremamente varia la superficie del ghiacciaio. A seconda delle condizioni del ghiaccio, l'orografia delle zone e la sua estensione, vengono utilizzate differenti tecniche di misura con differenti mezzi d'indagine.

Misure da terra: Le misure da terra vengono utilizzate per effettuare indagini di dettaglio in zone di particolare interesse come siti di perforazione o piccoli ghiacciai. La strumentazione viene posta all'interno di mezzi meccanici idonei come motoslitte (ski-doo) o gatti delle nevi (fig. 2), le antenne vengono montate su slitte (fig. 1) e trainate lungo i percorsi d'indagine prescelti.

Misure da elicottero: Le misure da elicottero vengono effettuate in zone non estese e in luoghi remoti e non facilmente raggiungibili con i mezzi terrestri o inaccessibili e per questo vengono facilmente utilizzati nello studio dei ghiacciai Alpini e nelle zone costiere dell'Antartide.

Sulla base della nostra esperienza nella realizzazione di sistemi RES [Tabacco I.E. et al., 1999; Tabacco I.E. et al., 2008 Zirizzotti A. et al., 2008], abbiamo sviluppiato funzionante a 40 MHz (4 kW di potenza di picco massima) con un'ampiezza di impulso di inviluppo variabile tra 25 ns (1 ciclo) e 500 ns (20 cicli). 

 Le antenne sono state posizionate su un supporto di legno (Bygol-1) sospeso a 18 m sotto la fusoliera dell'elicottero per mezzo di una fune baricentrica (fig. 4) mentre l'elettronica del radar occupa un posto sul sedile posteriore (fig.3). Per facilitare le manovre in volo dell'elicottero, negli ultimi anni si è utilizzato un montaggio fisso della antenna affianco al carello dell'elicottero attraverso un sistema di sostegni meccanici molto efficaci (fig. 5).

Misure da aereo: In Antartide, dove le aree di rilevamento sono molto estese, si ricorre necessariamente agli aerei. Nelle spedizioni antartiche (1997, 1999, 2001 e 2003), il gruppo italiano di "Radioglaciologia" ha utilizzato un aereo DE HAVILLAND DHC-6 Twin Otter (TO), che è stato anche a disposizione del PNRA con l'intero equipaggio per altri servizi nella campagna italiana per tutto il periodo della spedizione annuale. Il TO, sebbene leggermente sovradimensionato per i rilievi radar, si è rivelato particolarmente utile in quanto permette di avere due antenne VHF a dipolo ripiegate a λ/2 circa un metro sotto le ali che agiscono da riflettori (foto in home page). Essendo dotato di strumentazione di bordo come altimetri laser e dispositivi di geo-localizzazione, il TO è in grado di volare a un'altitudine di 300 m seguendo le rotte pianificate. Di solito un altro sistema di geo-localizzazione, costituito da un altro ricevitore satellitare GPS, è direttamente interfacciato al computer di acquisizione della traccia radar. La frequenza di ripetizione degli impulsi deve essere rapportata alla velocità (circa 270 km/h) del TO e alla capacità di elaborazione del computer di acquisizione.

Misure da drone: Con l'avvento dei droni in tempi recenti si è cominciato a studiare la possibilità di utilizzarli anche per le misure RES. Nel caso di misure in aree estese il drone ad ala fissa sembra essere la migliore soluzione considerando oltre alle grandi distanze da percorrere anche il peso della strumentazione RADAR. I dori ad ala fissa, con motore a scoppio possono anche percorrere 1000 km in completa autonomia. ... 

Fig.1: Misure da terra su slitta Groenlandia 1997.

Fig.2: Misure da terra in Antartide.

Fig.3: Misure da elicottero: strumentazione.

Fig.4: Misure da elicottero: Bygol-1.

Fig.5: Misure da elicottero: sistemazione antenna.

L'esplorazione radar tramite radio echo sounding (RES) e ground penetrating radar (GPR) è una delle principali attività sul campo e una tecnica di misura di cui si avvale la glaciologia. Essa è importante per lo studio dei grandi ghiacciai continentali, come pure in contesti meno estesi, in quanto fornisce alle diverse scale le principali e necessarie informazioni. Con questi rilevamenti RES su scale estese e GPR per aree più ridotte e soprattutto a minore profondità d’indagine, si possono acquisire facilmente dati relativi allo spessore e al volume del ghiacciaio, alla stratificazione interna del ghiaccio e dei primi strati di nevato (firn), alla determinazione della topografia del bedrock, inclusa la caratterizzazione delle aree crepacciate più superficiali. Il metodo, ampiamente utilizzato con pieno successo nelle aree polari, incontra maggiori difficoltà se applicato al rilevamento di ghiacciai di montagna come quelli alpini. Tali difficoltà sono dovute alle diverse caratteristiche fisiche del ghiaccio temperato e alle problematiche tecniche logistiche legate allo svolgimento di operazioni di campo ad alta quota su aree dove sono presenti crepacci, seracchi e cascate di ghiaccio, rendendo estremamente varia la superficie del ghiacciaio. A seconda delle condizioni del ghiaccio, l'orografia delle zone e la sua estensione, vengono utilizzate differenti tecniche di misura con differenti mezzi d'indagine e differenti parametri radioelettrici del radar quali: potenza, frequenza, modulazione del segnale, ecc.

Misure da terra: Le misure da terra vengono utilizzate per effettuare indagini di dettaglio in zone di particolare interesse come siti di perforazione o piccoli ghiacciai. La strumentazione viene posta all'interno di mezzi meccanici idonei come motoslitte (ski-doo) o gatti delle nevi (fig. 2), le antenne vengono montate su slitte (fig. 1) e trainate lungo i percorsi d'indagine prescelti.

Misure da elicottero: Le misure da elicottero vengono effettuate in zone non estese e in luoghi remoti e non facilmente raggiungibili con i mezzi terrestri o inaccessibili e per questo vengono facilmente utilizzati nello studio dei ghiacciai Alpini e nelle zone costiere dell'Antartide.

Sulla base della nostra esperienza nella realizzazione di sistemi RES [Tabacco I.E. et al., 1999; Tabacco I.E. et al., 2008 Zirizzotti A. et al., 2008], abbiamo sviluppiato funzionante a 40 MHz (4 kW di potenza di picco massima) con un'ampiezza di impulso di inviluppo variabile tra 25 ns (1 ciclo) e 500 ns (20 cicli). 

 Le antenne sono state posizionate su un supporto di legno (Bygol-1) sospeso a 18 m sotto la fusoliera dell'elicottero per mezzo di una fune baricentrica (fig. 4) mentre l'elettronica del radar occupa un posto sul sedile posteriore (fig.3). Per facilitare le manovre in volo dell'elicottero, negli ultimi anni si è utilizzato un montaggio fisso della antenna affianco al carello dell'elicottero attraverso un sistema di sostegni meccanici molto efficaci (fig. 5).

Misure da aereo: In Antartide, dove le aree di rilevamento sono molto estese, si ricorre necessariamente agli aerei. Nelle spedizioni antartiche (1997, 1999, 2001 e 2003), il gruppo italiano di "Radioglaciologia" ha utilizzato un aereo DE HAVILLAND DHC-6 Twin Otter (TO), che è stato anche a disposizione del PNRA con l'intero equipaggio per altri servizi nella campagna italiana per tutto il periodo della spedizione annuale. Il TO, sebbene leggermente sovradimensionato per i rilievi radar, si è rivelato particolarmente utile in quanto permette di avere due antenne VHF a dipolo ripiegate a λ/2 circa un metro sotto le ali che agiscono da riflettori (foto in home page). Essendo dotato di strumentazione di bordo come altimetri laser e dispositivi di geo-localizzazione, il TO è in grado di volare a un'altitudine di 300 m seguendo le rotte pianificate. Di solito un altro sistema di geo-localizzazione, costituito da un altro ricevitore satellitare GPS, è direttamente interfacciato al computer di acquisizione della traccia radar. La frequenza di ripetizione degli impulsi deve essere rapportata alla velocità (circa 270 km/h) del TO e alla capacità di elaborazione del computer di acquisizione.

Misure da drone: Con l'avvento dei droni in tempi recenti si è cominciato a studiare la possibilità di utilizzarli anche per le misure RES. Nel caso di misure in aree estese il drone ad ala fissa sembra essere la migliore soluzione considerando oltre alle grandi distanze da percorrere anche il peso della strumentazione RADAR. I dori ad ala fissa, con motore a scoppio possono anche percorrere 1000 km in completa autonomia. ...