EURO-ARGO

EURO-ARGO (www.euro-argo.eu) si inquadra nel contesto internazionale di ARGO, il più grande sistema mondiale di osservazione in situ degli oceani, mari polari e dei mari marginali basato su una rete permanente di boe profilanti multiparametriche, operativo da quasi venti anni. EURO-ARGO è una Infrastruttura di Ricerca Europea (ERIC), che organizza e coordina i contributi europei nell’ambito di tale programma.

L’obiettivo di EURO-ARGO è quello di fornire osservazioni degli oceani a lungo termine per lo studio

che globale. I parametri misurati sono temperatura, salinità, correnti alla quota di parcheggio della boa profilante e altre proprietà biogeochimiche delle masse d’acqua dalla superficie fino a 6000 metri di profondità. I dati rilevati dalle boe profilanti di ARGO sono liberamente accessibili (open access) e disponibili a tutti in tempo reale. Il loro utilizzo è funzionale nell’ambito dell’oceanografia operativa, in numerose investigazioni scientifiche rivolte in particolare allo studio dei cambiamenti climatici e inoltre costituisce una fonte essenziale per i servizi operativi forniti dal programma di Osservazione della Terra dell’Unione Europea, Copernicus Marine Environment Monitoring Service (CMEMS).

I partecipanti europei al consorzio europeo EURO-ARGO ERIC che gestisce l’Infrastruttura di Ricerca, sono oltre all’Italia, la Bulgaria, la Finlandia, la Francia (capofila), la Germania, la Grecia, l’Irlanda, l’Olanda, la Norvegia, il Regno Unito, la Spagna e mentre la Polonia partecipa come osservatore e il Portogallo come candidato membro.

EURO-ARGO si è prefisso inoltre di contribuire in modo sostanziale alla nuova fase di ARGO, che prevede l’incremento del numero di variabili campionate includendo quelle biogeochimiche e l’estensione della copertura di campionamento alle aree marine profonde (sotto i 2000 m), ai mari marginali (incluse zone costiere e di acque poco profonde) e ai mari polari.

EURO-ARGO si prefigge anche l’obiettivo di rinforzare la collaborazione tra partner coinvolti in attività nella stessa area regionale, di rinforzare la comunità ARGO e di coinvolgere nuovi partner per una futura affiliazione all’infrastruttura di ricerca. Inoltre, EURO-ARGO opera in sinergia con altre Infrastrutture di Ricerca in ambito marino per promuovere ARGO, proporre collaborazioni e condivisione di competenze e conoscenza. EURO-ARGO è coinvolto anche in questioni legali per risolvere i problemi di messa a mare delle boe profilanti in acque territoriali e nelle zone economiche esclusive. EURO-ARGO sperimenta nuovi modelli di boe profilanti e nuovi sensori.

Lancio di una boa profilatrice (Arvor float)

EURO-ARGO è stato istituito nel 2014, dopo una fase preparatoria. Il MUR (Ministero dell’Università e della Ricerca) finanzia la componente italiana di ARGO (EURO-ARGO Italy) dal 2011 che contribuisce in modo fondamentale ad EURO-ARGO sia per la messa a mare di strumentazione atta a monitorare aree chiave sia per l’elaborazione e il controllo di qualità dei dati raccolti.

Il centro operativo di EURO-ARGO Italy è gestito da OGS ed è riconosciuto come un nodo regionale della struttura mondiale, sotto il nome di MedARGO ARC (Mediterranean and Black Sea ARGO Regional Centre), e coordina le attività di ARGO nel Mediterraneo e nel Mar Nero.

Come coordinatore, l’Italia è anche responsabile dell’analisi in delayed-mode dei dati e della loro trasmissione al centro di raccolta mondiale. Il grado di rilevanza di EURO-ARGO Italy è anche testimoniato dall’attività di training e Capacity Building svolta dall’Italia in paesi circostanti il Mar Nero e il Mar Mediterraneo.

La pianificazione e la messa a mare della strumentazione costituisce un tassello fondamentale dell’infrastruttura globale. EURO-ARGO Italy si impegna a rendere operative circa 20 nuove boe profilanti ogni anno. EURO-ARGO Italy è operativo oltre che nei mari marginali, quali Mediterraneo e Mar Nero, anche negli oceani mondiali (soprattutto nell’Oceano meridionale) con la messa a mare di boe profilanti in aree dove i dati oceanografici sono storicamente scarsi, ma di cruciale importanza per gli studi climatici mondiali.

I dati raccolti dagli strumenti nell’ambito di EURO-ARGO Italy costituiscono una parte molto importante delle osservazioni in situ usata da CMEMS (Copernicus Marine Environment Monitoring Service), il sistema previsionale europeo dello stato dei mari europei. Inoltre, essi garantiscono le informazioni primarie a tutta la comunità oceanografica italiana (CNR, INGV, CMCC, OGS, ENEA, Aeronautica Militare, ARPA, CONISMA, Comando generale del Corpo delle capitanerie di porto, la Protezione Civile, il consorzio LaMMA). EURO-ARGO Italy è infine un’importante componente di GEOSS (Global Earth Observation System of Systems).

La rete mondiale EURO-ARGO di osservazione in situ degli oceani, dei mari polari e dei mari marginali

EURO-ARGO Italy è una risorsa fondamentale di informazione per studiare tematiche cruciali come il ruolo del Mar Mediterraneo e dell’oceano Meridionale nel sistema climatico, e p migliorare in modo significativo le previsioni a medio e lungo termine dell’atmosfera e dell’oceano.

4.2.2 ECCSEL

ECCSEL (European Carbon Dioxide Capture and Storage Laboratory Infrastructure, www.eccsel.

org) è un’infrastruttura pan-europea distribuita che collega i migliori laboratori esistenti in Europa impegnati in ricerche riguardanti il CCUS (CO₂ Capture, Transport, Utilisation and

Storage). La vision di ECCSEL è fornire uno strumento utile alla riduzione delle emissioni di CO₂ dal settore industriale (“low to zero emissions”), contribuendo alla lotta ai cambiamenti climatici e al raggiungimento degli obiettivi imposti dagli accordi di Parigi. La mission di ECCSEL prevede l’espansione dell’infrastruttura attraverso l’inclusione di laboratori esistenti, nonché la realizzazione di nuovi laboratori di eccellenza, che colmino i gaps tecnologici e scientifici individuati dalla comunità di riferimento, secondo principi di innovazione. ECCSEL si propone inoltre di contribuire al miglioramento della conoscenza sul CCUS attraverso attività di training e capacity building.

In preparazione sin dal 2006, è stata inclusa nella roadmap ESFRI nel 2008. Nel biennio 2011-2012 è stata finanziata dalla Commissione Europea la prima fase preparatoria (PPI, con contributo FP7 di 1.5 milioni di Euro), proseguita nel biennio 2013-2014 grazie a un nuovo contratto assegnato dalla EC (PPII, con contributo FP7 di 2.5 milioni di Euro). Nel 2015 ECCSEL ha ricevuto un finanziamento europeo H2020, dell’importo di 3.2 milioni di Euro, con l’obiettivo di portare l’infrastruttura alla piena operatività nel 2017.

Alle fasi preparatorie hanno partecipato 15 istituti provenienti da 10 Paesi europei, con capofila la Norvegia. OGS ha giocato un ruolo attivo in ECCSEL sin dalla prima fase preparatoria e ha detenuto la leadership di diverse attività, come la costituzione della sede operativa del consorzio e le attività di Capacity Building.

ECCSEL si è costituita legalmente in ERIC (European Research Infrastructure Consortium) il 12 giugno 2017 ed è stato uno dei primi ERIC nel settore energia. Ciò ha permesso di valorizzare maggiormente ECCSEL, renderla pienamente operativa e permettere alla comunità scientifica internazionale di avere accesso ai suoi laboratori di eccellenza in modo permanente. L’Italia è tra i Founding Members di ECCSEL ERIC e ha giocato un ruolo attivo nelle negoziazioni, a cui OGS ha partecipato al fianco del MIUR. OGS ricopre ora il ruolo di representing entity per l’Italia.

Attualmente le nazioni parte dell’ERIC sono Norvegia, Italia, Francia, UK, Paesi Bassi. La sede legale (Centro Operativo) di ECCSEL ERIC è a Trondheim, in Norvegia, ma l’ERIC si appoggia ai Nodi Nazionali, distribuiti nelle nazioni firmatarie, che agiscono in modo coordinato per garantire il funzionamento dell’infrastruttura.

OGS coordina il Nodo Nazionale italiano di ECCSEL ERIC. In collaborazione con il Centro Operativo,

coordina l’accesso ai laboratori di ECCSEL ubicati sul territorio italiano, promuove l’inserimento di nuovi laboratori nel consorzio, valorizza le attività scientifiche realizzate, gestisce i rapporti pubblico-privato e la rete di rapporti nazionali e internazionali, promuove iniziative di formazione per i ricercatori.

L’Italia mette attualmente a disposizione in ECCSEL 17 laboratori, di cui 8 di OGS, 6 di Sotacarbo, 1 laboratorio ciascuno per ENEA, Università di Bologna-DICAM e LEAP. Cinque sono, quindi, i soggetti che attualmente costituiscono il Nodo Nazionale italiano; è prevista una sua espansione nel prossimo futuro.

Nel 2018 ECCSEL ERIC è divenuto ESFRI landmark, ricevendo dal SWG & IG una valutazione media “high” sui parametri rilevati, e venendo, quindi, riconfermata nella roadmap 2018. ESFRI riconosce ad ECCSEL la capacità di rappresentare l’eccellenza scientifica della ricerca europea sul CCUS nel panorama internazionale, rendendola più attrattiva e favorendo la nascita di nuove collaborazioni.

Il progetto H2020 ECCSELERATE, finanziato dalla EC con 3.5 milioni di Euro, iniziato a gennaio 2020, garantirà la sostenibilità a lungo termine dell’infrastruttura, l’espansione della membership, la creazione di servizi dedicati e il rafforzamento delle collaborazioni specialmente con il mondo dell’industria.

ECCSEL-Natlab Italy (www.eccselnatlabitaly.it) è il progetto finanziato dal MIUR a partire dal 2013, nell’ambito di ECCSEL, che ha permesso a OGS la realizzazione di due laboratori, a Panarea (isole Eolie) e a Latera (provincia di Viterbo), con lo scopo di sviluppare e sperimentare nuove tecniche di monitoraggio della CO₂ e studiare i potenziali effetti di fuoriuscite di gas sull’ecosistema.

Fondali di Panarea:

attività sperimentali

A Panarea e Latera vi sono fuoriuscite naturali di CO₂ che offrono un’opportunità unica per:

• studiare in dettaglio i meccanismi di trasporto della CO₂ negli strati più superficiali del terreno;

• calibrare e testare strumenti innovativi per il monitoraggio di fuoriuscite di CO₂, anche di bassissima intensità, sia a terra, sia a mare;

• misurare l’impatto delle fuoriuscite di CO₂ sugli ecosistemi terrestri e marini e verificarne i tempi di recupero;

• valutare l’efficacia di strategie di monitoraggio a breve, medio e lunghissimo termine.

Tutti questi aspetti sono di cruciale rilevanza per valutare possibili scenari di risk management in relazione al confinamento geologico della CO₂.

Il progetto, con un finanziamento medio annuo di 500 mila Euro ha permesso di costituire e mantenere due laboratori permanenti di eccellenza, dotati di strumentazione per il monitoraggio della CO₂ e per attività di ricerca multidisciplinare. Il laboratorio di Panarea è stato inaugurato nel 2015; quello di Latera è operativo dall’estate 2017.

Grazie al meccanismo del Transnational Access, i ricercatori e i soggetti industriali che ne fanno richiesta, possono ricevere finanziamenti dalla Comunità Europea per accedere a tutti i laboratori di ECCSEL e sviluppare la propria ricerca. Grazie a questi finanziamenti, nel 2016 e 2017 diverse campagne di ricerca sono state condotte nel laboratorio di Panarea, che si rivela all’avanguardia per gli studi sul CCS e sull’acidificazione. Una nuova possibilità verrà offerta nell’ambito del progetto ECCSELERATE, che prevederà il lancio di due nuove calls di Transnational Access nel 2021-2022.

ECCSEL è stata inserita nell’elenco delle 56 infrastrutture prioritarie all’interno del Piano Nazionale delle Infrastrutture di Ricerca 2014-2020 (PNIR). Fa inoltre parte di un sottogruppo

composto da 18 infrastrutture di ricerca di natura pubblica e interamente a partecipazione pubblica, con la capacità di garantire l’autosostentamento nel medio e lungo temine, a cui è stato dato il mandato di attivare interventi nelle Regioni della Convergenza o di Transizione, in accordo con i criteri PON.

A giugno 2019 ha perciò preso avvio IPANEMA, progetto di potenziamento di ECCSEL-ERIC, del valore di 8.8 milioni di Euro, approvato dal MIUR in attuazione dell’Azione II.1 del PON Ricerca e Innovazione 2014-2020, con obiettivo finale il potenziamento di una parte circoscritta dell’infrastruttura. In particolar modo si prevede di potenziare il laboratorio naturale di Panarea

Fondali di Panarea:

fuoriuscite

naturali di anidride carbonica

fornendo la sede a terra di nuova strumentazione scientifica da laboratorio e da campo (per il campionamento, l’osservazione in situ e l’acquisizione dati) che sia altamente innovativa e permetta studi multidisciplinari nel campo delle scienze fisiche, chimiche, biologiche e geologiche.

Verrà anche potenziata la sensoristica a mare mediante la messa in opera di un osservatorio sottomarino che accolga una serie di sensori geofisici e oceanografici per l’acquisizione di misure in modalità continua e sincronizzata, ovvero referenziate nel tempo secondo un unico segnale orario. L’acquisto, inoltre, di veicoli autonomi finalizzati al monitoraggio integrato e ad alta tecnologia delle emissioni gassose permetterà di portare un elevato valore aggiunto all’infrastruttura, rendendola tra le più tecnologicamente avanzate non solo in ECCSEL, ma in ambito internazionale.

Valore aggiunto all’infrastruttura sarà anche dato dal potenziamento del Centro di Taratura e Metrologia Oceanografica (CTMO) di OGS (Trieste) che funzionerà da supporto per la taratura e il mantenimento della strumentazione utilizzata a mare, oltre che per test di cross-calibrazione, al fine di garantire una rigorosa qualità dei dati raccolti che soddisfi gli standard internazionali di eccellenza.

Il progetto IPANEMA è coerente con gli obiettivi di ESFRI e della S3 della regione Sicilia. Prevede il coordinamento di OGS ed coinvolgimento di INGV, INFN e SZN.

A supporto di IPANEMA, a novembre 2020 ha preso avvio IPANEMA HR, progetto CIR di rafforzamento del capitale umano delle infrastrutture di ricerca, presentato in risposta alla call dedicata alle 18 infrastrutture di ricerca prioritarie per il PNIR 2014-2020. Il progetto, finanziato dal MUR per 1.6 milioni di Euro, prevede la stessa partnership di IPANEMA e finanzierà complessivamente 16 assegni di ricerca e 2 borse di studio per un periodo di 3 anni, con diversi profili (geofisica, oceanografica, biogeochimica, modellistica, gestionale) a sostegno delle attività di ricerca da svolgersi nelle sedi del Sud e del Nord Italia coinvolte nel progetto IPANEMA.

Attività scientifiche del laboratorio di Panarea sugli effetti delle emissioni naturali di anidride carbonica sugli ecosistemi marini

ECCSEL gode del supporto delle Regioni in cui hanno sede i soggetti che fanno parte del Nodo Nazionale italiano, in quanto la mission e le attività svolte sono coerenti con le rispettive Strategie Regionali di Specializzazione Intelligente (S3).

La Regione FVG riconosce la rilevanza a livello nazionale e internazionale di ECCSEL, anche in relazione alle attuali politiche energetiche, che spingono verso il blue e il green hydrogen.

Supporta OGS nel suo ruolo di coordinamento del Nodo Nazionale e di diretta partecipazione all’ERIC, anche attraverso il finanziamento di parte delle attività svolte da due dei suoi laboratori (BioMarine Lab e CTMO).

La Regione Sicilia riconosce l’importante ruolo della sede ECCSEL NatLab Italy di Panarea, che attrae numerosi gruppi di ricerca internazionali e multidisciplinari. Il progetto IPANEMA prevede un importante sviluppo infrastrutturale, pone il laboratorio all’avanguardia tecnologica e favorisce la collaborazione tra enti di ricerca localizzati in Sicilia e in altre regioni italiane. La Regione Sardegna riconosce la rilevanza delle attività svolte da Sotacarbo nell’ambito della Ricerca di Sistema; il CCUS, inoltre, si inserisce perfettamente all’interno della Priorità 2 della S3 regionale (Reti intelligenti per la gestione efficiente dell’energia). La Regione Lazio ha aperto ad ECCSEL l’accesso ai fondi POR FESR 2014-2020 - Asse I - Azione 1.5.1.

ECCSEL si inserisce nell’area tematica “Industria intelligente ecosostenibile, energia e ambiente”, traiettoria di sviluppo “Processi produttivi innovativi ad alta efficienza e per la sostenibilità industriale” della SNSI (Strategia Nazionale di Specializzazione Intelligente). Il CCUS è considerato strategico in quanto, consentendo l’abbattimento delle emissioni di anidride carbonica dal settore industriale, rappresenta una tecnologia che potrà contribuire a mitigare i cambiamenti climatici nella fase di transizione, fino a un impiego di fonti alternative in sostituzione di quelle fossili.

ECCSEL contribuisce al trasferimento della conoscenza e alla valorizzazione del patrimonio tecnologico presente in Europa e in Italia; i ricercatori e le imprese vengono così stimolati a sviluppare tecnologie all’avanguardia e a declinare le traiettorie di ricerca e sviluppo a maggiore impatto industriale, sociale e di crescita del capitale umano sul territorio.

ECCSEL favorisce una più forte connessione tra ambiti e domini diversi, come energia e ambiente; offre alla Commissione Europea, responsabili nazionali delle politiche e portatori di interesse le informazioni necessarie per incrementare le competenze tecnologiche in materia di decarbonizzazione, definire le migliori pratiche per la valutazione del rischio ambientale, le strategie di monitoraggio, la stabilità, i costi, la sicurezza e la percezione dello stoccaggio geologico della CO₂. ECCSEL aiuta a creare un ciclo virtuoso del carbonio, parallelamente alla crescita di un mercato della CO₂, rendendo economicamente sostenibile l’uso di tecnologie a basse emissioni di carbonio.

ECCSEL ERIC è molto ben inserita nel contesto strategico europeo e internazionale.

L’infrastruttura trova riscontro nei seguenti Obiettivi di Sviluppo Sostenibile delle Nazioni Unite:

9. Industry, Innovation, and Infrastructure; 13. Climate Action; 14. Life Below Water; 15. Life On Land.

In quanto infrastruttura di ricerca, può concorrere a 2 pillars del prossimo programma Horizon Europe: il pillar 1, nel topic specifico delle infrastrutture di ricerca; il pillar 2, per la parte dedicata ai clusters, in particolare nel topic “ Climate, Energy and Mobility”. Nell’ambito di Horizon Europe, inoltre, ECCSEL potrà concorrere alle European partnerships, sia nella forma di P2P

(Public-to-Public), che PPP (Public-Private).

ECCSEL è attualmente integrata nella Partnership Clean Energy Transition: il CCUS è esplicitamente menzionato come tecnologia obiettivo. Investimenti e azioni dedicate sono svolti secondo le indicazioni del SET-PLAN e in sinergia con il programma ERA-NET Co-fund ACT.

ECCSEL ha inoltre le potenzialità per partecipare alle seguenti partnership:

• Carbon Neutral and Circular Industry

• European Partnership on a Geological Service for Europe

• European Partnership for Clean Hydrogen

• A climate neutral, sustainable and productive Blue Economy

• EIT Climate-KIC

• EIT InnoEnergy

4.2.3 PRACE

L’eccellenza internazionale nella ricerca e nell’industria passa necessariamente attraverso la possibilità di accedere e utilizzare risorse per il calcolo ad alte prestazioni (High Performance Computing - HPC).

Se si considera da una parte l’aumento continuo della quantità di dati disponibili (Big Data), e dall’altro la rapidità

con cui evolve la tecnologia delle infrastrutture di calcolo e processing dei dati, risulta evidente la necessità di un aggiornamento continuo di tali infrastrutture. Tale approccio si estende quindi ai metodi di produzione e analisi dati e alle relative competenze (eSkills), al fine di garantire la competitività del sistema della ricerca italiana ed europea anche alla luce della sfida rappresentata dall’Exascale computing³.

L’Unione Europea ha riconosciuto l’urgenza di agire in questa direzione e, oltre a finanziare alcuni importanti progetti di ricerca in tale ambito, nel 2012 ha annunciato l’avvio di un piano strategico per garantire la leadership europea nell’ambito dell’HPC. Nel marzo 2017 è stato sottoscritto un accordo intergovernativo tra i paesi maggiormente rappresentativi della EU per co-finanziare il rafforzamento dell’iniziativa e rendere la UE un protagonista dell’HPC mondiale.

L’infrastruttura ESFRI denominata PRACE (Partnership for Advanced Computing in Europe, www.

prace-ri.eu) è composta da 25 membri, rappresentativi sia dell’EU che degli stati associati, ed è parte integrante di tale piano strategico. Obiettivo fondamentale di PRACE è abilitare la ricerca scientifica e ingegneristica di eccellenza, che necessita di strumenti innovativi di supercalcolo, al fine di migliorare la competitività europea a beneficio dell’intera società. Il Consorzio Interuniversitario CINECA, di cui OGS fa parte, è tra i membri fondatori di PRACE e uno dei 5

3 Il concetto di “Exascale computing” si riferisce a sistemi computazionali in grado di raggiungere performance di calcolo di almeno 1 exaflops (1018 operazioni al secondo), aumentando di 1.000 volte le capacità attuali. Tale incremento di performance, oltre a ridurre significativamente il consumo relativo di energia, presenta sfide eccezionali sia a livello hardware che software: la grandezza di tali sfide è talmente elevata che solo la cooperazione internazionale nella ricerca scientifica è in grado di affrontarle in maniera adeguata, indirizzando anche il progresso tecnologico. A livello internazionale, numerosi sono gli esempi recenti di investimenti governativi che hanno finanziato l’Exascale computing per finalità di ricerca in diversi campi scientifici, dalla ricerca teorica di base, alle scienze della

Hosting Members impegnati a fornire sistemi HPC di classe Tier-0 a livello europeo. La missione di PRACE si concretizza nel mettere a disposizione, per la ricerca Europea di eccellenza, risorse di supercalcolo e di gestione dati a livello comparabile a quello dei maggiori players mondiali (USA innanzitutto, ma anche Cina, protagonista negli ultimi anni di uno sviluppo enorme nel campo dell’HPC). I ricercatori accedono a tali risorse senza oneri, attraverso un meccanismo di peer-review europeo aperto e trasparente, teso ad assicurare l’utilizzo in base al merito scientifico e a favorire l’eccellenza in un contesto di competitività mondiale. Oltre alle risorse di calcolo, PRACE garantisce le più avanzate competenze professionali in ambito europeo per l’uso efficiente delle risorse informatiche.

I riferimenti nazionali di PRACE sono CINECA (delegato MUR nel Board of Directors e nel Council di PRACE) e OGS (referente MUR dell’infrastruttura in oggetto), che collaborano nell’iniziativa PRACE-Italy, la quale riflette l’ambito di afferenza di PRACE (“Data, Computing and Digital Research Infrastructures” - DIGIT), e i cui scopi principali e le auspicate ricadute sono sintetizzati nei seguenti tre punti:

• Promuovere la collaborazione con l’industria nazionale ICT per la realizzazione di architetture di calcolo innovative nella roadmap verso la costituzione di un Data-Centric Exascale Lab ad accesso aperto alla comunità scientifica e fortemente legato alle ricadute sul sistema paese.

• Sostenere la crescita dell’expertise e delle metodologie in campo HPC (High Performance Computing) per lo sviluppo e l’uso di algoritmi innovativi nel campo delle

• Sostenere la crescita dell’expertise e delle metodologie in campo HPC (High Performance Computing) per lo sviluppo e l’uso di algoritmi innovativi nel campo delle