Zilnic auzim în toate mediile de informare cât de mult s-a schimbat planeta noastră în ultimele decenii, OMUL fiind cel ce a contribuit în mod decisiv la această schimbare. În dorința lor de a controla natura, la început în numele cunoașterii, iar mai târziu în numele confortului, oamenii au supus mediul la diverse „teste de rezistență”.
Cu timpul, însă, au devenit conștienți că natura nu poate suporta la nesfârșit aceste agresiuni, așa că tot ei, oamenii, au încercat să găsească metode de a o cunoaște, dar într-un mod prietenos. Astfel, din pseudo-stăpâni s-au transformat în spectatori activi, alegând să observe spectacolul naturii și să-l înțeleagă fără a interveni.
Așa a apărut teledetecția, o metodă non-invazivă prin care natura este cercetată de la distanță.
Teledetecția are la bază utilizarea radiației electromagnetice la anumite lungimi de undă pentru a detecta și caracteriza diverse obiecte și medii. Aria de aplicabilitate este atât de largă încât dispozitivele optoelectronice care folosesc mijloace de teledetecție le găsim pretutindeni în viața cotidiană, banalul aparat fotografic fiind cel mai la îndemână exemplu.
În cercetare, tehnologiile optoelectronice moderne sunt utilizate nu doar în explorarea spațiului cosmic, ci și în investigarea mediului înconjurător. Radiația electromagnetică din domeniul optic și al microundelor este utilizată pentru a detecta și caracteriza sistemul climatic al planetei Pământ. Principiul este unul simplu: radiația (fie că vorbim de radiație laser, de unde sonore sau pur și simplu de lumina soarelui) traversează atmosfera, respectiv apa, interacționează cu compușii acestora și produce fenomene detectabile.
Analiza acestor fenomene oferă o multitudine de informații, nu doar la suprafață, ci și în profunzime. De exemplu, caracterizarea diverșilor compuși atmosferici din punct de vedere optic, fizic și chimic este importantă pentru a estima impactul acestora asupra climei, ecosistemelor și sănătății.
În România, preocupările din acest domeniu au fost instituționalizate grație eforturilor și entuziasmului unei echipe multidisciplinare de cercetători de la Institutul Național de Optoelectronică – INOE, ce își desfășoară activitatea pe platforma de fizică de la Măgurele, în cadrul Observatorului Atmosferic Român. Grupul este condus de Dr. Fiz. Doina Nicolae, cercetător cu o bogată expertiză în domeniul opticii și fizicii atmosferei și un nume extrem de cunoscut în comunitatea științifică internațională.
Fondat în 2011 urmare a unei finanțări din granturi norvegiene, Observatorul Atmosferic Român, cunoscut sub acronimul său englezesc RADO (Romanian Atmospheric 3D Observatory), este primul observator din România dedicat studiului atmosferei ca sistem tridimensional, utilizând sistemele lidar. Proiectul a îmbinat componenta de infrastructură cu cercetarea științifică și pregătirea resursei umane, creând premisele solide pentru dezvoltarea unei noi direcții de cercetare în România: teledetecția activă.
Pe lângă laboratoarele de la Măgurele, observatorul atmosferic mai are în componență alte câteva stații, la Băneasa, Iași, Cluj și Timișoara, unde se fac măsurători ale compoziției și proprietăților aerului, nu doar la nivelul solului, ci și în altitudine, până la înălțimi de 15 km. Dispozitivele de teledetecție sondează straturile înalte pentru a detecta ozonul, particulele de praf, cenușă vulcanică sau fum provenit de la incendii. Datele sunt centralizate și analizate la Măgurele, apoi sunt transmise rețelelor europene și globale de profil.
Dispunând de o infrastructură solidă, echipa de la RADO și-a propus să devină promotorul unui centru de excelență în teledetecția atmosferică. Demersurile au fost inițiate la sfârșitul anului 2013 în cadrul Programului de Cercetare, Dezvoltare și Inovare pentru Tehnologie Spațială și Cercetare Avansată (STAR). Astfel, a luat naștere CARESSE – „Centrul pentru teledetecția atmosferei și observarea Pământului din spațiu”.
Scopul principal al acestui proiect a fost acela de a crea un nucleu destinat activităților de cercetare de înalt nivel și de formare profesională în domeniul teledetecției atmosferice prin dezvoltarea, organizarea și armonizarea capacităților științifice și tehnologice existente în România pentru aplicații spațiale.
Toate componentele centrului INOE sunt deschise societății, într-o formă sau alta: de la acces trans-național la infrastructură pentru cercetătorii din domeniu, training și acces la laboratoare pentru studenții masteranzi și doctoranzi, programe de instruire și de popularizare a științei pentru elevi și studenți. La sediul Observatorului Atmosferic Român dispunem de un Centru de Științe, cu simulatoare ale fenomenelor meteorologice, mici experimente de optică și interacție a luminii cu materia. Îi învățăm astfel pe tinerii care ne calcă pragul că știința poate fi și distractivă.
Infrastructura existentă, parteneriatele solide construite în timp și expertiza acumulată în ultimii ani s-au constituit într-o carte de vizită excelentă care ne-a deschis porțile colaborării cu Agenția Spațială Europeană (ESA). În prezent, centrul nostru este considerat un partener eligibil pentru segmentul terestru angrenat în activitățile de calibrare și validare a produselor satelitare furnizate de programele spațiale de observarea Pământului, Copernicus și Living Planet.
Contribuțiile cercetătorilor INOE la programele spațiale se concentrează în câteva direcții de cercetare-dezvoltare. O primă direcție are în vedere dezvoltarea de algoritmi și software pentru obținerea unor noi produse derivate din observațiile satelitare și de la sol, utilizând rețele neuronale. De asemenea, cercetătorii români de la INOE sunt implicați în dezvoltarea de instrumente de teledetecție activă (lidar) cu înaltă tehnologie, ce urmează a fi utilizate în programele de calibrare și validare a produselor furnizate de viitoarele misiuni spațiale ale ESA (ADM-Aeolus, EarthCARE și Sentinel-5P).
INOE coordonează proiectul ESA-MULTIPLY ce are în vedere construirea unui lidar de înaltă rezoluție spectrală. Acest lidar va fi amplasat pe un avion, cu ajutorul căruia se vor efectua zboruri în umbra satelitului EarthCARE, pentru validarea datelor acestuia. Proiectul este unul dificil, la limita de vârf a tehnologiei actuale, iar la finalul său România va dispune de cel mai complex sistem lidar din lume, amplasat pe un avion de cercetare românesc.
O a treia direcție în care contribuim esențial constă în participarea în campaniile internaționale de calibrare și validare a măsurătorilor obținute din sateliți. Participarea la seria de campanii AROMAT ne-a ajutat să lărgim aria de expertiză a grupului pe această nișă și să devenim coordonatori ai următoarelor campanii organizate de Agenția Spațială Europeană.
În afara proiectelor cu Agenția Spațială Europeană, cercetătorii INOE sunt implicați și în proiectele Horizon2020, finanțate de Uniunea Europeană. Cel mai important este proiectul ACTRIS 2 (Aerosols, Clouds, and Trace gases Research Infrastructure). Constituit inițial ca o federație de rețele pan-europene pentru observarea aerosolilor, gazelor minore și a norilor, consorțiul ACTRIS-2 a devenit începând cu 2016 o infrastructură de cercetare de interes european.
Una din cele mai importante sarcini ale INOE este aceea de a configura Centrul de Calibrare Lidar (LiCal) – un laborator unicat în lume ce va oferi servicii de testare și calibrare a sistemelor lidar tuturor stațiilor din ACTRIS precum și utilizatorilor externi din mediile academice, de cercetare, serviciilor meteorologice și aeronautice, producătorilor de componente și integratorilor de lidare și ceilometre. Trebuie să subliniem importanța centrului LiCal în contextul în care sistemele lidar încep să fie utilizate din ce în ce mai mult în regim operațional de către serviciile meteorologice sau de siguranță a aviației, dar și în programele de observare a Pământului din spațiu.
Continuând trendul ascendent care există în domeniul teledetecției atmosferice, INOE are în plan înființarea Centrului Măgurele pentru Studii de Atmosferă și Radiație (MARS) – care va fi un centru experimental pentru observarea, studierea și înțelegerea schimburilor și interacțiunilor dintre variabilele atmosferice relevante din punct de vedere climatic și componentele climatice.
Centrul se va alătura laboratoarelor deja existente permițând instalarea unor instrumente noi de studiu și deschiderea de noi direcții de cercetare, cum ar fi studiul norilor, interacțiile aerosoli-nori, cuantificarea efectelor radiative ale aerosolilor și norilor, studii la micro-scară ale stratului limită planetar, studiul turbulenței și fluxurilor, studii privind proprietățile fizice și chimice ale precipitațiilor.
Într-un efort considerabil, atât financiar, cât și uman, ne dorim ca în următorii ani să devenim un centru educațional important în cadrul căruia să se deruleze programe de masterat, doctorat și programe postdoctorale ca parte a viitoarelor proiecte de cercetare. Dorim astfel să contribuim la cunoaștere în domeniul științelor mediului și să ne menținem la nivelul de excelență pe care l-am atins, recunoscut mai mult în Europa, mai puțin în România.
Mai multe informații despre proiectele INOE se pot găsi la următoarele linkuri:
