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Installazione di un nuovo radar profilatore del vento presso una stazione di " Meteorologia d'emergenza"
MeteoSvizzera-Blog | 27 giugno 2024
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Nell'ambito del progetto EMER-Met-Lifecycle di MeteoSvizzera, i radar profilatori del vento e i radiometri a microonde delle tre stazioni EMER-Met di Payerne, Grenchen e Sciaffusa, ormai vecchi di 15 anni, saranno sostituiti con nuove apparecchiature per essere al passo con le ultime tecnologie. Vi mostriamo i dettagli tecnici di questa sostituzione presso il sito di Grenchen.

Posizionamento della nuova cabina di misura il 23 maggio 2023 presso la stazione EMER-Met di Grenchen.
Posizionamento della nuova cabina di misura il 23 maggio 2023 presso la stazione EMER-Met di Grenchen.
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Altri due millimetri a destra, sì esattamente, e ora solo un po' più verso la piattaforma, sì solo un po' di più, e ora giù. È perfetto! Ed ecco che la nuova cabina di misurazione presso il sito EMER-Met di Grenchen è già pronta. Sebbene questa scena rappresenti un momento chiave del progetto EMER-Met-Lifecycle a Grenchen, si tratta solo di un piccolo passo verso la sostituzione del profilatore radar del vento, vecchio di 15 anni, e della sua cabina di monitoraggio presso l'aeroporto di Grenchen, nel cantone di Soletta.

MeteoSvizzera gestisce il sistema di analisi e previsione dei venti "EMER-Met" in caso di incidenti nucleari in Svizzera e nei Paesi limitrofi. Il sistema "EMER-Met", acronimo di "Emergency Meteorology", è stato creato nel 2008 e messo in funzione nel 2009 nell'ambito di una proficua collaborazione tra MeteoSvizzera, l'Ufficio federale della protezione civile (UFPP) e l'Ispettorato federale della sicurezza nucleare (IFSN). Insieme alle tre stazioni di telerilevamento sull'Altopiano svizzero - Payerne, Grenchen e Sciaffusa - la rete di misurazione copre i quattro siti delle centrali nucleari svizzere. La rete di misurazione "EMER-Met" costituisce una base importante per la protezione dalle emergenze in Svizzera.

Che aspetto ha una stazione di "meteorologia d'emergenza"? Ogni stazione di misurazione è dotata di tre dispositivi di telerilevamento: un radiometro a microonde, un lidar del vento Doppler e un radar profilatore del vento. Questi dispositivi misurano continuamente la temperatura, l'umidità e il vento tra il suolo e circa 5.000 m di altitudine. Queste misure sono molto importanti, perché la struttura verticale dell'atmosfera e i venti in quota determinano la propagazione degli inquinanti.

Inizializzare il modello di previsione meteorologica

I dati di telerilevamento misurati vengono utilizzati per inizializzare il modello di previsione meteorologica: Il vento, la temperatura e l'umidità vengono adattati nel modello in modo che corrispondano alle misurazioni. Questo migliora significativamente lo stato iniziale del modello, e di conseguenza le sue previsioni. In caso di incidente nucleare, chimico o biologico, il modello di propagazione combina le caratteristiche dell'evento (tipo e quantità di inquinante, ora, durata e luogo della fuoriuscita) con i dati sul vento del modello di previsione meteorologica. In questo modo è possibile prevedere la propagazione nello spazio e nel tempo. I dati vengono trasmessi alle autorità competenti, offrendo loro un elemento importante nella gestione della crisi.

Le stazioni di misura vengono aggiornate

I profilatori radar del vento e i radiometri a microonde delle tre stazioni EMER-Met di Payerne, Grenchen e Sciaffusa, ormai vecchi di 15 anni, vengono gradualmente sostituiti con apparecchiature all'avanguardia. Nella primavera del 2023 è stata la volta del sito di Grenchen, dove il radiometro a microonde era già stato sostituito e il profilatore radar del vento e la relativa cabina di misurazione dovevano essere sostituiti.

La sostituzione è iniziata già nel 2022, quando la nuova cabina di misura è stata consegnata a Payerne secondo le specifiche di MeteoSvizzera e poi dotata dell'impianto elettrico in loco. Il test di accettazione in fabbrica del nuovo profilatore radar del vento è stato effettuato qualche mese dopo presso la sede del produttore Degreane Horizon a Cuers. Durante questa prova di due giorni, il profilatore di vento è stato messo in funzione e testato a fondo per verificare se fosse in grado di soddisfare i requisiti di MeteoSvizzera.

Figura 1: Il profilatore radar mobile del vento installato a Grenchen accanto alla stazione SwissMetNet (rete di monitoraggio automatico al suolo). Il piccolo rimorchio sulla sinistra ospita l'elettronica per la registrazione e la trasmissione dei dati di misura. Il profilatore radar fisso, che deve essere sostituito, è visibile sulla destra dietro il radar mobile.
Figura 1: Il profilatore radar mobile del vento installato a Grenchen accanto alla stazione SwissMetNet (rete di monitoraggio automatico al suolo). Il piccolo rimorchio sulla sinistra ospita l'elettronica per la registrazione e la trasmissione dei dati di misura. Il profilatore radar fisso, che deve essere sostituito, è visibile sulla destra dietro il radar mobile.

Requisiti elevati per gli strumenti di misura

I requisiti di disponibilità dei dati per gli strumenti di misura installati nella stazione EMER-Met sono pari al 96%, determinati su un periodo di 90 giorni. Ciò corrisponde a un tempo massimo di inattività di 3,6 giorni in tre mesi. Per garantire la disponibilità dei dati durante la sostituzione, nella primavera del 2023 è stato installato un profilatore di vento radar mobile (cfr. Figura 1). Il profilatore radar mobile è stato installato con successo e successivamente messo in funzione per quindici giorni per assicurarsi che tutto funzionasse come desiderato. A questo punto è stato possibile iniziare lo smantellamento della vecchia cabina di misurazione. Visto che il radiometro a microonde era allacciato all’alimentazione della vecchia cabina, in cui si trovava anche il suo elaboratore, si è dovuta trovare una soluzione di ripiego in modo da non interrompere le misurazioni.

Figura 2: Due collaboratori di MeteoSvizzera smontano l'elettronica della vecchia cabina di misura.
Figura 2: Due collaboratori di MeteoSvizzera smontano l'elettronica della vecchia cabina di misura.

Dopo aver rimosso tutta l'elettronica dalla vecchia cabina e averla scollegata dall'alimentazione (vedi Figura 2), è arrivato il grande giorno della sua sostituzione.

Una società di trasporti ha caricato la nuova cabina a Payerne e l'ha trasportata a Grenchen, posizionandola con precisione sulla fondazione al posto della vecchia installazione (vedi Figura 3).

Figura 3: Le cinghie di sollevamento sono attaccate alla vecchia cabina di misurazione per sollevarla dalle fondamenta. La nuova cabina è ancora sul camion gru.
Figura 3: Le cinghie di sollevamento sono attaccate alla vecchia cabina di misurazione per sollevarla dalle fondamenta. La nuova cabina è ancora sul camion gru.

Le vecchie installazione radarometriche sono state smontate e trasportate a Payerne, la nostra sede tecnica. Le nuove apparecchiature radar sono state fornite direttamente sul sito di Grenchen dal loro costruttore e posizionate nel loro nuovo sito di misura. (vedi figura 4)

Figura 4: I nuovi moduli d'antenna hanno trovato posto sulla fondazione
Figura 4: I nuovi moduli d'antenna hanno trovato posto sulla fondazione

Dopo il successo dell'installazione della nuova cabina di misura, questa è stata dotata di un rack per l'elettronica e collegata all'alimentazione elettrica. Anche il computer di misura del radiometro, installato provvisoriamente, e il modem per la trasmissione dei dati hanno trovato posto nella nuova cabina. Una condotta metallica, tra la fondazione del profilatore del vento e la cabina di misura, garantisce che i cavi ad alta frequenza che partono da ciascuno dei cinque elementi dell'antenna possano essere posati in modo ordinato.

Il nuovo profilatore radar del vento è in grado di soddisfare i severi requisiti?

Con la messa a punto e l'installazione dei cinque nuovi moduli d'antenna, tutto il lavoro preparatorio è stato completato, in modo da poter affrontare il Site Acceptance Test (SAT) in giugno. Durante il test del nuovo profilatore di vento, l’installazione mobile ha dovuto essere temporaneamente spenta, in modo da non interferire fra di loro, usando entrambi la stessa banda di misura, 1290 Mhz.

Figura 5: Due dipendenti del produttore Degreane Horizon durante il Site Acceptance Test (SAT). A sinistra si vede il rack dell'elettronica nella nuova cabina di misura.
Figura 5: Due dipendenti del produttore Degreane Horizon durante il Site Acceptance Test (SAT). A sinistra si vede il rack dell'elettronica nella nuova cabina di misura.

Dopo l'avvenuta messa in funzione, le velocità e la direzione del vento rilevate dal nuovo profilatore sono state confrontate con le misurazioni del lidar Doppler situato nella stessa stazione per un periodo di 48 ore, al fine di garantire il rispetto dei requisiti di accuratezza delle misure. Una volta verificati e soddisfatti anche i requisiti di disponibilità dei dati per il nuovo dispositivo, il nuovo wind profiler è stato ufficialmente integrato nella rete di misura operativa di MeteoSvizzera. Il dispositivo è stato testato per diverse settimane prima che il profilatore radar mobile del vento venisse nuovamente smontato nell'agosto 2023 e riportato a Payerne.

L'enorme sforzo di coordinamento e installazione ha dato i suoi frutti! Nonostante la complessa situazione derivante dalla necessaria sostituzione della cabina di misura, è stata garantita una disponibilità dei dati del 97,9% durante l'intera fase di rinnovo.

Figura 6: Il profilatore radar mobile del vento in condizioni di trasporto, pronto per il ritorno a Payerne.
Figura 6: Il profilatore radar mobile del vento in condizioni di trasporto, pronto per il ritorno a Payerne.

Il nuovo modello di radiometro è stato installato anche a Sciaffusa, dove quest'anno è prevista anche la sostituzione del profilatore radar del vento.

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