Nuovi dati dei satelliti radar Cosmo-SkyMed dell’Agenzia Spaziale Italiana hanno mostrato gli effetti permanenti dei movimenti del suolo relativi al terremoto del 29 maggio permettendo ai ricercatori di IREA-CNR e INGV di valutarne gli effetti. Rilevato un sollevamento dell’area fino a 12 centimetri

 

defo_map_google_IREAContinua l’attività di monitoraggio dallo Spazio delle aree dell’Emilia Romagna colpite dal terremoto, avviata dal Dipartimento della Protezione Civile dopo l’inizio della sequenza sismica. Le nuove acquisizioni radar dei satelliti della costellazione Cosmo-SkyMed programmate dall’Agenzia Spaziale Italiana su tutta l’area in cui sono in atto fenomeni sismici hanno permesso di studiare gli effetti permanenti dei movimenti del suolo causati dalla scossa del 29 maggio 2012.

Lo studio è stato condotto da un team congiunto di ricercatori dell’Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell’Ambiente del Consiglio Nazionale delle Ricerche (IREA-CNR) di Napoli e dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) mediante una tecnica denominata interferometria differenziale, che permette di misurare spostamenti del terreno anche dell’ordine di pochi centimetri su grandi aree.

L’ultima acquisizione del sistema Cosmo-SkyMed sulla zona interessata dal sisma era avvenuta la sera del 27 maggio, due giorni prima del secondo evento. Il calcolo della deformazione del suolo dovuta alla forte scossa del 29 maggio è stato possibile dopo il primo passaggio utile del primo dei quattro satelliti della costellazione sulla orbita, avvenuto nella serata del 4 giugno.

L’uso dei satelliti di Cosmo-SkyMed, caratterizzati da tempi di rivisita molto brevi, ha permesso di studiare e separare gli effetti delle prime scosse sismiche del 20 maggio da quelle avvenute il 29. Questi ultimi hanno causato un sollevamento del suolo fino a 12 centimetri. La zona maggiormente interessata si estende per circa 50 chilometri quadrati, tra Mirandola e San Felice sul Panaro nella provincia di Modena.

L’immagine mostra la mappa degli spostamenti ricavata dall’interferogramma. Le zone in rosso sono quelle che hanno subito il maggior innalzamento, mentre le aree stabili sono in verde. Il sollevamento è stato causato dallo scorrimento in profondità dei due lembi della faglia sulla quale si è originato il terremoto del 29 maggio.

Il risultato ottenuto è particolarmente interessante in quanto consente una analisi completa della zona interessata dalle deformazioni del suolo, che mostra un orientamento prevalentemente est-ovest. Le sue caratteristiche, e il confronto con i dati della sismicità, indicano che la faglia del 29 maggio si colloca nella continuazione verso ovest di quella del terremoto del 20 maggio.

A partire dalle informazioni fornite dall' INGV, i ricercatori dell’IREA hanno poi realizzato un modello della sorgente responsabile delle deformazioni osservate, che ne descrive forma e localizzazione. L’analisi preliminare dei residui, ossia le differenze tra le deformazioni reali e quelle ricostruite dal modello, evidenzia la presenza di effetti deformativi riferibili agli eventi di magnitudo superiore a 5 verificatesi all'interno dell'intervallo temporale considerato. 

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Lunedì, 06 Dicembre 2010 12:01

Misura delle deformazioni dei vulcani

tenerife250La misura delle deformazioni del suolo in aree vulcaniche è di estrema importanza in quanto queste si presentano spesso come precursori di eruzioni, o comunque sono indice di un incremento dell’attività vulcanica. Sotto la spinta del magma presente al di sotto dei vulcani, infatti, l’edificio vulcanico tende a “gonfiarsi”, le sue pareti a deformarsi, fino a quando il magma non trova una via di uscita. Diversamente da ciò che si può immaginare, anche in concomitanza di fenomeni imponenti la deformazione può essere relativamente piccola, dell’ordine di alcuni centimetri o decine di centimetri.

L’utilizzo delle tecniche di Interferometria Differenziale Radar ad Apertura Sintetica (DInSAR) risulta di fondamentale importanza in questo caso. In particolare, la tecnica SBAS (acronimo di Small BAeline Subset), sviluppata interamente presso l’IREA-CNR di Napoli, permette di seguire l’evoluzione temporale della deformazione.

I vantaggi dell’applicazione di questa tecnica allo studio dei vulcani sono notevoli. Considerando che i primi satelliti utilizzabili a tale scopo hanno raccolto dati fin dal 1992, è evidente la possibilità di analizzare con un dettaglio precedentemente impensabile la storia deformativa di un vulcano negli ultimi 19 anni. Tutto questo senza avere alcuna necessità di accedere al vulcano, un ulteriore vantaggio, in caso di crisi eruttiva, rispetto a tecniche più “tradizionali”.

Inoltre, le mappe di deformazione satellitare permettono di coprire aree molto vaste e con una densità di punti di misura molto elevata. La possibilità di avere una copertura spaziale così fitta permette di tenere sotto controllo e analizzare fenomeni anche in zone dove non sono presenti sensori delle reti di sorveglianza perché non sono attesi effetti deformativi.

Inoltre, le moderne tecnologie informatiche permettono anche un accesso semplice, veloce ed intuitivo ai risultati di queste misure. A tale scopo, l’IREA-CNR di Napoli ha anche sviluppato una piattaforma web (http://webgis.irea.cnr.it/) molto semplice da utilizzare perché utilizza una interfaccia derivata da Google Maps e quindi familiare anche ad un pubblico non specialistico.

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Venerdì, 10 Giugno 2011 08:48

Qualità delle acque e vegetazione costiera

Alle metodologie che da oltre un secolo permettono di studiare le acque dei laghi, negli ultimi trent’anni si sono affiancate le tecnologie satellitari che consentono di monitorare estese porzioni di territorio, al di là dei confini geo-politici e nelle zone più remote del pianeta, con osservazioni frequenti e continue nel tempo. Il nostro studio è orientato principalmente al monitoraggio dei laghi con alcune recenti esperienze in ambienti lagunari e zone costiere, che essendo aree di transizione tra terre emerse e sommerse  sono luogo di processi e fenomeni biologici, geomorfologici, chimici e fisici complessi e spesso di difficile comprensione. Le attività di ricerca mirano in particolare all’implementazione di algoritmi per la generazione di prodotti di rilevanza sia ecologica e ambientale sia gestionale, nell’ottica di fornire un contributo all’implementazione della direttiva quadro sulle acque della Commissione Europea Water Framework Directive (WFD 2000/60). Ad oggi i parametri derivabili da telerilevamento sono:

  • concentrazione di clorofilla-a (proxy del fitoplancton). Il fitoplancton, composto da micro-alghe, rappresenta la base della catena alimentare acquatica ed è un’importante variabile nella stima dei processi di produzione primaria. L’attività di ricerca riguarderà inoltre lo sviluppo di algoritmi per il riconoscimento dei pigmenti algali, quali le ficocianine presenti nei cianobatteri. Queste alghe sono infatti potenzialmente tossiche con frequenze di occorrenza in costante aumento;
  • concentrazione di solidi sospesi nelle sue componenti organiche ed inorganiche. I solidi sono un tracciante dei fenomeni di immissione ad opera di fiumi e/o tributari, di risospensione per effetto di vento, onde e correnti;
  • concentrazione di sostanze gialle (o CDOM): include sostanze organiche disciolte (acidi fulvici e umici) di origine sia "interna" (per la degradazione del fitoplancton), sia terrestre (per apporto fluviale) ed è un’importante variabile della modellistica del ciclo del carbonio;
  • coefficiente di attenuazione lungo la colonna d’acqua dell’irradianza incidente e profondità del disco di Secchi: indicatori della profondità dello strato eufotico e della trasparenza dell’acqua;
  • copertura del fondale che, se colonizzata da fanerogame, assume un interesse strategico per il ruolo ecologico che esse rivestono;
  • temperatura superficiale,funzione sia della variabili meteorologiche sia di fenomeni di fioritura algale o inquinamento termico.

Scarica la borchure sul "Telerilevamento per la qualità delle acque"

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Giovedì, 16 Giugno 2011 07:35

Studio dei Terremoti

Terremoti1SmallA causa dei continui e lenti movimenti che hanno luogo nelle profondità del nostro pianeta, la crosta terrestre si deforma immagazzinando una certa quantità di energia elastica. Le deformazioni, e di conseguenza gli sforzi accumulati in un certo intervallo di tempo, si possono rilasciare improvvisamente attraverso rapidi scorrimenti ai due lati di spaccature della crosta stessa, dette faglie. Questo rapido scorrimento, causato dalla fratturazione delle rocce sottoposte a sforzo, genera un terremoto, che rappresenta quindi il rilascio violento dell’energia elastica accumulatasi nel tempo. Inoltre, il processo di deformazione avviene in tempi lunghissimi e continua fino a quando l'energia accumulatasi per l'azione di questi sforzi supera il punto critico di resistenza delle rocce per cui si ha la loro frattura.

L'analisi delle deformazioni superfici associate ad un evento sismico (cioè la deformazione permanente associata ai terremoti) è estremamente utile per una migliore conoscenza della sorgente sismica, soprattutto quando parte del rilascio di sforzo avviene lentamente. In quest’ottica l’utilizzo delle tecniche di interferometria differenziale DInSAR riveste un ruolo fondamentale nello studio e analisi delle deformazioni (i) pre-, (ii) co- e (iii) post-sismiche a piccola e a grande scala. In particolare, (i) il rilevamento della deformazione pre-sismica potrebbe consentire l’individuazione di aree potenzialmente soggette a futuri eventi sismici, con conseguente ricaduta nella definizione di corretti scenari di pericolosità sismica dell’area investigata; (ii) l’analisi delle deformazioni co-sismiche permette lo studio e l’individuazione (in termini di geometria, localizzazione e tipo di faglia) della struttura sismogenetica che ha generato il terremoto in esame; infine (iii) lo studio delle deformazioni post-sismiche, soprattutto con l’ausilio dei satelliti di nuova generazione (Cosmo Sky-Med dell’ASI) che producono immagini di una stessa area Terremoto2Smallcon tempi di rivisitazione molto brevi (4 giorni), consente di seguire nello spazio e nel tempo in maniera molto più dettagliata rispetto a qualche anno fa, l’evoluzione del rilascio di stress accumulato durante e dopo il terremoto. In buona sostanza la tecnica satellitare DInSAR permette l’osservazione costante e dettagliata di aree tettonicamente attive anche molto estese e di aggiornare, rapidamente e con precisione, dati e informazioni relativi alla scena osservata anche laddove, misure puntuali in situ, sebbene spesso più precise, non sono agevolmente ottenibili. Ne discende che tale tecnica può fornire un valido supporto al fine dell’individuazione e del monitoraggio di zone sismiche e, conseguentemente, si pone anche come un potente strumento di pianificazione territoriale delle attività umane.

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Mercoledì, 13 Luglio 2011 18:35

Monitoraggio geotermico e di aree vulcaniche

MonitAreaVulcanica250 Identificare e circoscrivere le sorgenti di calore, così come modellare quantitativamente lo stato termico nel sottosuolo e la sua evoluzione temporale, sono aspetti cardini per l’interpretazione delle variazioni geochimiche e geofisiche osservabili in un’area vulcanica attiva che richiedono la definizione delle isoterme, ovvero delle linee che congiungono punti con la stessa temperatura media, ed il monitoraggio delle loro eventuali variazioni temporali. Tale compito trae vantaggio dall’uso dei sensori distribuiti in fibra ottica basati sul fenomeno fisico dello scattering stimolato di Brillouin. Tale sensori consentono, infatti, di determinare la distribuzione tridimensionale di temperatura all’interno di una caldera ed essendo costituiti da una normale fibra ottica il cui ingombro, includendo anche il rivestimento protettivo, è di pochi millimetri offrono il vantaggio di poter essere istallati  anche a posteriori rispetto alla realizzazione del pozzo, senza minimamente perturbare la strumentazione esistente. Inoltre, trattandosi di sensori ottici, eventuali interferenze elettromagnetiche tra il sensore e la strumentazione già installata sono scongiurate.

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Lunedì, 18 Luglio 2011 06:22

Monitoraggio di frane

Frane1_260x300L’ampia diffusione dei fenomeni franosi è causa di un elevato numero di vittime e d’ingenti danni economici alle proprietà pubbliche e private in Italia e nel resto del mondo. In particolare, se ci concentriamo sul caso italiano, gli eventi franosi costituiscono la principale causa di morte tra tutti i rischi naturali; nonostante ciò, la loro pericolosità è spesso sottostimata e scarsamente considerata dalla collettività. Al verificarsi di un disastro, infatti, i danni prodotti dalle frane sono spesso inclusi in quelli derivanti dai processi di attivazione (ad esempio inondazioni, terremoti, eruzioni vulcaniche), a scapito, quindi, di una dettagliata informazione sul rischio da frana. A tale contesto va aggiunto che la continua evoluzione del sistema Terra (cambiamenti climatici, incontrollato uso del suolo, urbanizzazione, deforestazione) rende ipotizzabile un aumento dei fenomeni franosi su scala globale.

È quindi evidente la necessità di approntare efficaci misure di prevenzione e mitigazione del rischio da frana tramite una conoscenza dettagliata della cinematica dell’evento franoso e in particolar modo della distribuzione delle velocità attraverso la massa in movimento.

A tal proposito, le tecniche d’interferometria differenziale SAR (DInSAR) forniscono dati preziosi che possono integrare efficacemente i metodi tradizionali di analisi della frana, permettendo l’individuazione, la mappatura e il monitoraggio dei movimenti dei versanti. Lo studio delle frane può trarre grandi vantaggi dalle tecniche DInSAR in termini di analisi spaziale e temporale dei fenomeni. L'approccio avanzato DInSAR denominato Small Baseline Subset (SBAS), grazie generazione di mappe di velocità e serie storiche di deformazione, permette analisi a scala sia regionale sia locale, che consentono di rilevare fenomeni franosi attivi su vaste aree e allo stesso tempo di concentrarsi sulla deformazione locale che insiste su singoli elementi a rischio.

Un’altra caratteristica della tecnica SBAS è la capacità di sfruttare al meglio grandi archivi di dati SAR, come nel caso dei sensori europei ERS-1/2 ed ENVISAT, permettendo così di studiare fenomeni deformativi su lunghi intervalli temporali.

La figura mostra i risultati dell’analisi SBAS a piena risoluzione spaziale sull’area di Ivancich (Assisi, Italia) interessata da un lento movimento che sta provocando gravi danni a edifici e infrastrutture. La mappa di velocità e le corrispondenti serie storiche di deformazione generate elaborando immagini ERS-1/2 ed ENVISAT offrono importanti informazioni sul movimento del pendio esaminato e sul suo comportamento nel tempo, fornendo dati precisi che possono essere sfruttati in successive analisi e modellazioni. L’esempio mostra chiaramente l'efficacia dell’applicazione delle tecniche d’interferometria differenziale DInSAR (in particolar modo della tecnica SBAS) nello studio e nel monitoraggio delle frane. Queste analisi possono contribuire al miglioramento e alla gestione del rischio da frana, grazie anche all’attuale disponibilità di nuovi sistemi SAR, come la costellazione italiana Cosmo-SkyMed, caratterizzati da elevata risoluzione spaziale (in alcuni casi inferiore al metro) e breve tempo di rivisitazione (potenzialmente 4 giorni).

 

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