Il Laboratorio di Radiometeorologia (LabRadMet), fondato a partire dall'eredità scientifica del Prof. Frank Silvio Marzano, ha come obiettivo esplorare e integrare il telerilevamento a microonde dell’atmosfera e le telecomunicazioni satellitari. La sua missione è sfruttare osservazioni avanzate – effettuate mediante sensori istallati a terra e su piattaforme satellitari - per migliorare la comprensione dei processi atmosferici, supportando contemporaneamente lo sviluppo di sistemi di comunicazione di nuova generazione.
Il laboratorio ha sia scopi di ricerca che di formazione, offrendo un ambiente dinamico dove strumentazione, modellazione e data science convergono. A tal fine, LabRadMet ospita una serie di strutture all'avanguardia, tra cui:
- Antenna ricevente satellitare in banda Ka (Costellazione O3b MEO). Una stazione ricevente in banda Ka completamente sterzolante in grado di tracciare satelliti in orbita media terrestre (MEO) dalla costellazione O3b. L'antenna dispone di controllo automatizzato azimut–elevazione, permettendo un tracciamento continuo 24/7 di ogni satellite visibile. Sviluppato nell'ambito del progetto MeKaP finanziato dall'ESA, questo sistema consente l'acquisizione di misurazioni satellitari ad alta risoluzione a diversi angoli di elevazione. Il database risultante supporta una caratterizzazione 3D del canale di propagazione atmosferica nella banda Ka; la validazione e il perfezionamento dei modelli di propagazione elettromagnetica, lo sviluppo di modelli predittivi di nuova generazione cruciali per la progettazione e l'ottimizzazione dei collegamenti di comunicazione satellitare.
- Radar meteorologico in banda X che, installato in collaborazione con il Dipartimento Regionale di Protezione Civile del Lazio, fornisce dati di alta qualità per il telerilevamento atmosferico; monitoraggio delle precipitazioni e stima quantitativa delle precipitazioni; modellazione e previsione dell'evoluzione delle celle pluviogeniche, inclusa l'esplorazione di algoritmi di apprendimento automatico per la previsione spazio-temporale. Questa struttura è una risorsa chiave per lo studio dei processi microfisici e la valutazione di eventi meteorologici estremi in un ambiente urbano.
- Stazione meteorologica di superficie. Una stazione a terra dotata di un pluviometro, un anemometro e un riparo meteorologico completo che misura pressione atmosferica, temperatura e umidità. Queste osservazioni in situ completano i dataset radar e satellitari fornendo misurazioni accurate puntuali dei parametri atmosferici fondamentali e degli input essenziali per la convalida dei modelli di propagazione globale, come quelli definiti dall'Unione Internazionale delle Telecomunicazioni (ITU). Tutti gli strumenti alimentano direttamente server di acquisizione dedicati per la raccolta, l'archiviazione e l'elaborazione continua dei dati all'interno della sala di controllo LabRadMet. La co-localizzazione di sensori satellitari, radar e meteorologici rende LabRadMet un hub di misurazione completo e ad alto livello, ideale per la ricerca multidisciplinare. I suoi obiettivi principali includono: i) progettare e sviluppare strumenti innovativi per telerilevamento a microonde; ii) sviluppo e test di algoritmi avanzati per la m atmosferica; iii) promuovere l'uso del telerilevamento nelle applicazioni moderne di telecomunicazione.
LabRadMet si trova sulla terrazza sul tetto del Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione, Elettronica e Telecomunicazioni all'interno della Facoltà di Ingegneria dell'Università Sapienza di Roma (41°53′37" N, 12°29′38" E). Situato in cima al Colle Oppio, una delle colline più storiche di Roma, il sito offre un'eccezionale visibilità ottica, dal Mar Tirreno agli Appennini, rendendolo un punto di osservazione naturale eccezionale per studi atmosferici e di propagazione.
[ENG]
The Laboratory of Radio Meteorology (LabRadMet), founded as part of Prof. Frank Silvio Marzano’s scientific legacy, was established to explore and integrate atmospheric microwave remote sensing and satellite telecommunications. Its mission is to leverage advanced ground-based and satellite observations to improve our understanding of atmospheric processes while simultaneously supporting the development of next-generation communication systems. The lab serves both research and educational purposes, offering a dynamic environment where instrumentation, modeling, and data science converge.
To this end, LabRadMet hosts a set of state-of-the-art facilities, including:
- Ka-band satellite receiving antenna (O3b MEO Constellation). A fully steerable Ka-band receiving station capable of tracking Medium Earth Orbit (MEO) satellites from the O3b constellation. The antenna features automated azimuth–elevation control, allowing continuous 24/7 tracking of every visible satellite. Developed within the ESA-funded MeKaP project, this system enables the acquisition of high-resolution satellite signal measurements at varying elevation angles. The resulting database supports a 3D characterization of the atmospheric propagation channel in the Ka band; the validation and refinement of electromagnetic propagation models, the development of next-generation predictive models crucial for the design and optimization of satellite communication links.
- X-band meteorological radar. Installed in collaboration with the Regional Civil Protection Department of Lazio, this X-band weather radar provides high-quality data for atmospheric remote sensing; rainfall monitoring and quantitative precipitation estimation; modeling and forecasting of rain-cell evolution, including the exploration of machine learning algorithms for spatio-temporal prediction. This facility is a key asset for studying microphysical processes and assessing extreme weather events in an urban environment.
- Meteorological surface station. A ground-based station equipped with a rain gauge, anemometer, and a full meteorological shelter measuring air pressure, temperature, and humidity. These in-situ observations complement the radar and satellite datasets by providing accurate pointwise measurements of fundamental atmospheric parameters and essential inputs for the validation of global propagation models, such as those defined by the International Telecommunication Union (ITU).
All instruments feed directly into dedicated acquisition servers for continuous data collection, storage, and processing within the LabRadMet control room.
The co-location of satellite, radar, and meteorological sensors makes LabRadMet a comprehensive and high-level measurement hub, ideally suited for multidisciplinary research. Its core objectives include: i) designing and developing innovative microwave remote sensing instrumentation; ii) developing and testing advanced algorithms for atmospheric modeling and retrieval; iii) promoting the use of remote sensing in modern telecommunication applications.
LabRadMet is situated on the roof terrace of the Department of Information Engineering, Electronics and Telecommunications within the Faculty of Engineering at Sapienza University of Rome (41°53′37″ N, 12°29′38″ E). Perched atop Colle Oppio, one of Rome’s most historic hills, the site offers exceptional optical visibility, from the Tyrrhenian Sea to the Apennine Mountains, making it an outstanding natural vantage point for atmospheric and propagation studies.
