Un Metodo di Imaging Acustico per la Localizzazione e l’Analisi di Fenomeni di Idrotermalismo sottomarino

La ricerca sottesa a questo lavoro di tesi ha come obiettivo quello di definire dei metodi di localizzazione, analisi e monitoraggio a medio-lungo termine di flussi idrotermali sottomarini, attraverso la definizione di tecniche di Beam Forming e metodi di Imaging acustico che ne consentano la ricostruzione dell’immagine acustica tridimensionale a partire dai segnali d’eco – un flusso idrotermale sottomarino caratterizza la colonna d’acqua con una forte disomogeneita rispetto alle caratteristiche termiche e di densita mediamente isotropiche dell’area nella quale si manifesta; questo fa si che il backscatter acustico di un’onda di pressione che incida su di esso nella sua propagazione consenta di ricostruirne l’immagine. Il lavoro si e articolato in fasi di sviluppo successive. Una prima fase di ricerca bibliografica ha riguardato in generale i fenomeni di idrotermalismo sottomarino: tanto quelli profondi tipici delle dorsali medio-oceaniche (fumarole nere e bianche), che quelli di acque basse cosiddetti gas-idrotermali tipici dei bacini del Mediterraneo. A questa fase di ricerca bibliografica ne e seguita poi una seconda rivolta a individuare quali siano, allo stato dell’arte, le tecniche piu efficaci per la localizzazione, il monitoraggio e l’analisi a medio e lungo termine di flussi idrotermali sottomarini. Fatta eccezione per le osservazioni in situ tramite ROV o sommozzatori, una volta individuata nell’Imaging acustico la metodologia di monitoraggio a medio-lungo termine fra le piu efficienti, la fase di sviluppo successiva ha riguardato la sintesi, tramite algoritmi agli elementi finiti, di un’antenna trasmittente per imaging acustico ad alta risoluzione, nonche la definizione di tecniche di Beam Forming che consentissero di distribuire e orientare l’energia nello spazio in modo tale da ottenere un’immagine ad alta risoluzione. Per ovviare agli alti costi computazionali che comportano tecniche di beam forming convenzionali e alle dimensioni considerevoli delle antenne che utilizzano metodologie di tal tipo, e stata definita poi, in una fase di sviluppo successiva, una tecnica di beam forming originale e innovativa detta di angolo-frequenza, che ha consentito di illuminare l’oggetto nel cono di vista tramite fasci di tipo FAN (“a ventaglio”) e che ha comportato un risparmio sia nei costi computazionali che nelle dimensioni geometriche delle antenne. La fase conclusiva del lavoro e stata orientata infine, a partire da dati sintetici e utilizzando tecniche di Beam Forming applicate sui segnali d’eco, la ricostruzione dell’immagine di un flusso idrotermale sottomarino di tipo gassoso (tipico dei bacini tirrenico ed egeo del mar Mediterraneo), ponendo cosi le basi per l’utilizzo in ambiente reale dell’antenna acustica e dei processi di beam forming innovativi ad essa applicati.