Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia Temi Trasversali

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Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia
Temi Trasversali Coordinati
Raccolta dei programmi (TTC n. 1-6, 9) e
degli studi di fattibilità (TTC rimanenti)
10 dicembre 2004
TTC1 “ Monitoraggio sismico del territorio nazionale”
Responsabile: M. Cattaneo
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1. Premessa
Il monitoraggio sismico del territorio nazionale è affidato attualmente ad un
sistema assai complesso, che se da un lato presenta vantaggi di ridondanza e
sicurezza, dall’altro è e diventerà sempre più difficile da gestire e mantenere. Al
momento infatti coesistono reti tradizionali a trasmissione analogica (via cavo o via
radio), reti a trasmissione digitale continua (cavo, radio o satellitare) e reti a
trasmissione digitale a richiesta. Come sensori, si va da sensori monocomponente
corto periodo, a sensori a banda allargata, a broad-band o very-broad-band. I segnali
vengono centralizzati nelle sale di monitoraggio di Roma, Napoli, Catania e Milano,
con interscambio di informazioni solo parzialmente in tempo reale. L’obiettivo finale
dovrebbe essere una rete sismica integrata completamente digitale, ad alta dinamica,
per buona parte almeno 3 componenti, con sistemi di trasmissione sicuri ed affidabili.
Una rete di questo tipo presenta il duplice vantaggio di garantire un
monitoraggio più efficiente a fini di Protezione Civile, e di fornire dati di qualità per la
ricerca sismologica. E’ noto infatti che registrazioni ad alta dinamica e banda larga
consentono di espandere il campo di studi su terremoti e fenomeni vulcanici, potendo
analizzare in modo più completo sia i meccanismi di generazione che di propagazione
delle onde sismiche. La disponibilità di sistemi di trasmissione sicuri ed efficienti
consente infine di effettuare questi studi anche in tempo reale o quasi reale,
rappresentando quindi la base per la costruzione di scenari sempre più tempestivi,
realistici ed affidabili.
2. Situazione attuale e sviluppi già programmati
2.1 Sezione CNT
Il CNT gestisce la Rete Sismica Nazionale Centralizzata e la relativa Sala Sismica. La
rete attualmente è costituita da un nucleo storico a trasmissione analogica, e una
nuova parte digitale in fase di continuo sviluppo. Infatti il CNT sta procedendo a un
rinnovamento della rete, basato su sensori a banda allargata o broad-band, da
acquisitori digitali a alta dinamica e da vettori di trasmissione dati digitale (su cavo o
via satellite).
Situazione attuale della Rete Sismica Nazionale
- rete analogica
- circa 90 siti ancora funzionanti su CDA
- rete Belice su ponte analogico - acquisizione a Gibilmanna trasmissione via Internet a Roma (earthworm)
- rete satellitare
26 stazioni installate (3 installate e gestite da Catania)
10 stazioni in preparazione
scambio dati in tempo reale con ETH (6 stazioni BB sulle Alpi)
hub centrale a Roma (acquisizione di tutti i canali “non vulcanici”)
hub secondario a Grottaminarda (tutti i canali meno Sicilia Orientale)
- rete a trasmissione digitale terrestre
38 stazioni installate su linee CDN
15 stazioni installate su linee RUPA
- rete a trasmissione digitale radio
13 stazioni installate a Stromboli (gestione della sezione di Napoli)
- rete MedNet
3
-
13 stazioni in Italia o aree limitrofe, centralizzate o in via di
centralizzazione in tempo reale
collegamento dati off-line
le reti dell’Italia Nord-Occidentale (Università di Genova) e NordOrientale (INOGS di Trieste) inviano pickings automatici tramite e-mail.
Questi pickings contribuiscono alla localizzazione automatica degli eventi
Situazione attuale della Rete Mobile
- sistema di 10 stazioni Lennartz 5800 centralizzate via radio sul mezzo
mobile di acquisizione e elaborazione
- parco strumentale di circa 60 acquisitori digitali autonomi (Reftek 130,
Reftek 72A, Lennartz 5800+D.U.) con sensori Lennartz 1s e 5s, Guralp
CMG40, Nanometrics Trillium e accelerometri Kinemetrics Episensor
Situazione attuale dei sistemi di acquisizione
- sistema ridondato (3 digitalizzatori + 3 calcolatori) di acquisizione per la rete
analogica (più parte della rete digitale)
- nuovo sistema di acquisizione in cui confluiscono sia i dati della rete
analogica che delle varie reti digitali; picking automatico, calcolo automatico
della magnitudo in tempo reale, recupero automatico dati da stazioni dial-up
MedNet; in fase di consolidazione e potenziamento
2.2 Sezione di Catania
La sezione di Catania gestisce la Rete Sismica Unificata della Sicilia Orientale, al
momento costituita da 65 stazioni, suddivise in 4 sottoreti: Iblei, Etna, area CalabroPeloritana e Isole Eolie. La strumentazione è essenzialmente di tipo analogico, anche
se dal 2002 è iniziato un processo di rinnovamento strumentale, che ha portato nel
2003-2004 all’installazione di 12 stazioni digitali 3 componenti sull’Etna, di cui 9
equipaggiate con sensori a larga-banda (40s). In collaborazione con il CNT, la sezione
di Catania ha inoltre installato 3 stazioni satellitari del progetto Cesis in area
Peloritana ed Iblea. Altre 7 stazioni del progetto Cesis, e 9 già acquistate dalla sezione
sono previste in installazione nei prossimi mesi.
Situazione attuale della rete sismica permanente
- rete analogica
- circa 45 siti ancora funzionanti in trasmissione radio su ponti analogici
- centro di acquisizione principale presso la Sala Operativa di Catania
- centro di acquisizione Osservatorio di Lipari - segnali delle Eolie e dell’area
Calabro-Peloritana
- 6 ponti radio + linea GARR per il trasferimento dei segnali dall’Osservatorio di
Lipari (earthworm)
- vecchia rete digitale in trasmissione radio (Iblei)
- 8 stazioni installate
- 2 ponti radio
- nuova rete digitale mista terrestre-satellitare
- 15 stazioni installate (3 del progetto Cesis)
- Hub a Catania (stazioni Etna + Sicilia Orientale)
- 16 stazioni in previsione di installazione entro il primo semestre 2005 (7 del
progetto Cesis) (programma di attività?)
- analisi on-line e collegamento dati off-line
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- elaborazioni on-line presso la Sala Operativa di Catania (localizzazioni
automatiche, analisi automatiche sui segnali a larga-banda - spettrogrammi e
polarizzazione)
- invio localizzazione automatica e dei relativi pickings tramite e-mail al CNT.
- trasmissione di alcuni segnali analogici via Internet a Roma (earthworm)
- scambio dati stazioni digitali in tempo reale (satellitare) con CNT (3 stazioni)
Situazione attuale della Rete Mobile
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4 stazioni digitali Lennartz M24 a 24 bit a 6 canali, dotate di trasmissione
SpreadSpectrum
4 stazioni stand-alone digitali Lennartz M24 a 24 bit a 6 canali
1 stazione digitale Lennartz MarsLite
4 stazioni Lennartz PCM5800
9 sensori a larga-banda e 5 accelerometri
Furgone mobile con sistema di alimentazione autonomo a pannelli solari e
gruppo elettrogeno
Situazione attuale sistemi di acquisizione
- sistema ridondato di acquisizione per la rete analogica a Catania e
all’Osservatorio di Lipari
- nuovo sistema di acquisizione della nuova rete digitale (terrestre-satellitare)
in fase di consolidamento e potenziamento
2.3 Sezione di Napoli
La sezione di Napoli si occupa prevalentemente dello sviluppo e gestione della rete
sismica centralizzata per il monitoraggio dei vulcani attivi della Campania, a cui, a
partire dal gennaio 2003, si è unita la rete a larga banda per il monitoraggio dello
Stromboli. La rete campana è costituita da 31 stazioni, di cui 28 analogiche corto
periodo e 3 digitali a larga banda: 12 stazioni sul Vesuvio, 12 ai Campi Flegrei –
Ischia, 7 su scala regionale. A Stromboli sono installate 13 stazioni larga banda,
centralizzate via GARR sia a Napoli che a Catania. I segnali di alcune stazioni vengono
inviati a Roma, utilizzando il protocollo Earthworm. La sezione gestisce inoltre 5
stazioni dilatometriche in pozzo; altre due stazioni dilatometiche, e 6 broad-band da
pozzo, sono previste in installazione per l’anno prossimo.
• Trasmissione dati: trasmissione via radio analogica diretta con centralizzazione
e digitalizzazione al centro di acquisizione a Posillipo. Trasmissione attraverso
linea dedicata digitale alla sede di Via Diocleziano. Ponti radio a Nola (per rete
Vesuvio) ed al Matese (per rete Ischia). Trasmissione via linee analogiche di 5
stazioni.
• Analisi in tempo reale: picking e localizzazione automatiche mediante
Earthworm. Analisi in tempo reale delle forme d’onda di Stromboli (detezione,
localizzazione, analisi tremore, polarizzazione e inversione funzione sorgente).
• Database e web: database completo con dati stazioni ed eventi per rete
permanente. Pubblicazione on-line del catalogo sismico del Vesuvio.
Pubblicazione in tempo reale di forme d’onda di 6 stazioni rete permanente e 6
rete Stromboli. Pubblicazione in tempo reale di risultati delle analisi
automatiche dei dati di Stromboli (sistema EOLO).
La Rete Sismica Mobile dell’Osservatorio Vesuviano -INGV afferisce alla UF Sismologia.
Essa attualmente è composta dalla seguente strumentazione:
N 15 stazioni sismiche Lennartz Marslite;
5
N 16 sismometri a corto periodo Lennartz LE3Dlite;
2.4 Sezione di Milano
La sezione di Milano partecipa al monitoraggio sismico del territorio nazionale
attraverso l’U.F. 4 “ Monitoraggio Sismologico”. In particolare la sezione ha ereditato il
parco strumentale dell’Istituto per la Ricerca sul Rischio Sismico del CNR, costituito da
20 stazioni Mars88/FD, adatte per esperimenti di sismica attiva ma poco adatti per
monitoraggio continuo. La sezione ha quindi provveduto all’aggiornamento di tale
strumentazione, e all’acquisto di altri acquisitori e sensori (8 acquisitori Reftek 130,
sensori Trillium o Lennartz 5s); la sezione dispone quindi oggi di un parco strumentale
(acquisitori e sensori) adeguato all’esecuzione di esperimenti mirati di monitoraggio.
In particolare, l’omogeneità della strumentazione con quella in dotazione al CNT
(parco strumentale ex-SSN e strumentazione di pronto intervento) ha consentito in
passato, e consentirà ancora più in futuro, una forte integrazione dell’attività della
sezione con le attività sviluppate su scala nazionale. La sezione sta inoltre
collaborando con il CNT nella ricerca e preparazione di siti per la rete sismica
nazionale.
2.5 Sezione Roma1
La sezione di Roma1 ha sviluppato e sviluppa attività di monitoraggio sismico
soprattutto a seguito di progetti nazionali o internazionali (GNDT Cocco, CAT/SCAN), o
su temi locali (analisi di effetti di sito, analisi di pattern di sismicità particolari, cfr.
Guidonia). Sono inoltre attive alcune convenzioni con riflessi, attuali o auspicabili nel
futuro, sul monitoraggio nazionale (Regione Toscana, Regione Marche, Agip, ...).
3. Sviluppi già previsti per il monitoraggio sismico
Tenuto conto delle recenti esperienze condotte sia dal CNT sia dalla Sezione di Catania
in seno al processo di rinnovamento tecnologico delle reti avviato nel 2002 e a seguito
delle varie prove effettuate e discussioni avutesi, alcune delle scelte tecniche già
adottate vengono proposte alle altre sezioni come possibile riferimento:
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si procede nell’integrazione della geometria di rete, con copertura relativamente
omogenea del territorio nazionale e raffittimento in aree di particolare interesse
si procede alla realizzazione delle nuove infrastrutture per le stazioni remote,
conformandole ai più elevati standard qualitativi raggiunti a livello internazionale
per la realizzazione di reti sismiche locali, in modo da ottenere la più elevata
standardizzazione possibile a livello nazionale. La loro realizzazione dovrà
consentire l’ottimale condizionamento sia della sensoristica sia della parte
elettronica. Pertanto i nuovi impianti di alimentazione dovranno essere realizzati
e dimensionati in modo tale sia da consentire la maggiore continuità di
funzionamento possibile anche in caso di avverse condizioni meterologiche,
nonché di alloggiare, se necessario, altre tipologie strumentali (es. stazioni GPS).
una parte consistente della centralizzazione avviene per trasmissione satellitare;
la tecnologia adottata è Nanometrics, ed il canale satellitare è Intelsat
il sensore di riferimento della nuova rete digitale è il Nanometrics Trillium 40s
(broadband da campagna). I sensori Lennartz 5 e 20s rimangono comunque
validi, in particolare per installazioni in cui la logistica del sito rende l’utilizzo del
Trillium critico.
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la realizzazione dei sistemi di teletrasmissione in alcuni casi dovrà prevedere la
possibilità di trasmettere i dati secondo diverse modalità, potendo utilizzare
vettori trasmissivi radio e/o telefonico dedicato di tipo numerico oltre a quello di
tipo satellitare. Ciò al fine di rendere maggiormente sicuri alcuni siti
particolarmente “sensibili” che fungono da nodi di raccolta di più stazioni remote.
Questo è ad esempio il caso della nuova rete digitale dell’Etna (12 stazioni)
laddove si è preferito adottare un sistema di teletrasmissione misto
terrestre+satellitare, con soli 4 nodi di rilancio dei segnali via satellite. Quanto
realizzato costituisce garanzia di una maggiore affidabilità di funzionamento del
sistema di monitoraggio sia nel caso di avverse condizione meteo sia nel caso di
gravi crisi sismiche ed eruttive.
per il monitoraggio nazionale in tempo reale si adottano sistemi a trasmissione
continua del canale velocimetrico, mentre eventuali canali accelerometrici
vengono gestiti “on demand”
per la trasmissione terrestre, in luogo della tecnologia CDN finora utilizzata, si
adottano collegamenti IP; la soluzione tecnica al momento preferita è la Rete
Unificata per la Pubblica Amministrazione (RUPA), gestita da PathNet; non si
esclude l’utilizzo di trasmissioni radio (spread spectrum o radio-modem) per
risolvere installazioni troppo critiche del collegamento di rete
la rete analogica rimane in funzione fino ad una verifica di funzionamento delle
nuove reti digitali sufficientemente estesa nel tempo; non si esclude comunque di
mantenere un sotto-insieme dell’attuale rete analogica come sistema di back-up
la strumentazione ex-SSN viene gestita in stretta collaborazione con le realtà
locali già coinvolte nel progetto (regioni Umbria, Marche e Abruzzo, Università di
Genova), ma con un indirizzo più volto ad esperimenti scientifici mirati. La
tecnologia di collegamento dovrebbe essere in maggiornaza attraverso modem
GSM, in modo da garantire flessibilità di installazione
un impulso consistente allo sviluppo della Rete Sismica Nazionale è venuto
dall’avvio del progetto CESIS, che prevede l’installazione di 60 stazioni sismiche
broad-band e geodetiche permanenti in Italia Meridionale; ove possibile, i criteri
adottati per il progetto CESIS vengono estesi a tutta la Rete Nazionale, in
particolare per quanto riguarda l’utilizzo di canali accelerometrici “on demand” e
la condivisione di siti e canali trasmissivi con stazioni GPS permanenti
4. Punti qualificanti per lo sviluppo delle attività del TTC1
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interconnessione tra monitoraggio nazionale e monitoraggio regionale: oltre al
monitoraggio sismico, su scala nazionale o su aree di particolare interesse,
sviluppato dall’INGV, esistono altri sistemi di monitoraggio su scala regionale (
per esempio Italia Nord-Occidentale: Dipteris, Genova; Italia Nord-Orientale:
INOGS, Trieste; Regione Marche; Regione Umbria; reti di monitoraggio di ENI in
Emilia e Val d’Agri e dell’ENEL nelle aree geotermiche tosco-laziali). Inoltre, la
disponibilità della strumentazione ex-SSN dedicata al monitoraggio sismico
regionale, data recentemente in comodato al CNT, consente di dare nuovo
sviluppo e coordinamento a tali attività. Progetti di integrazione tra rete sismica
nazionale e reti regionali, riguardanti in particolare l’Italia Nord-Occidentale, la
Toscana Settentrionale, le regioni Marche, Umbria e Abruzzo sono oggetto di
convenzioni o protocolli di intesa in essere o in via di approvazione. Si prevede
un coordinamento tra tali attività nell’ambito di un progetto unificato, che utilizzi
le esperienze sviluppate in particolare dalla sezione di Milano in questo ambito.
relativamente al monitoraggio sismico in aree tettoniche e vulcaniche si ritiene
che, pur mantenendo il monitoraggio delle aree vulcaniche una sua specificità (si
veda TTC4 per dettagli), soprattutto legata alla necessità di impiegare in alcuni
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casi sensoristica particolare e/o disporre di un maggiore densità di stazioni sul
vulcano oggetto di studio (ovviamente ciò vale anche nel caso si voglia
monitorare in maggior dettaglio una struttura sismogenetica), la maggior parte
delle scelte tecniche possono essere condivise con quelle adottate per il
monitoraggio nazionale. Pertanto si propone anche per il monitoraggio vulcanico,
a meno di sistemi specifici (es. antenne sismiche, reti di sensori infrasonici,
etc..), normalmente impiegati ad integrazione della rete permanente, una
condivisione delle tecnologie sia per le stazioni remote sia per i sistemi
trasmissivi, che abbracci anche i criteri di gestione e archiviazione dati.
necessità di sistemi ridondanti di trasmissione dati e di acquisizione: alcune
nuove tecnologie trasmissive adottate (satellitare e RUPA) consentono di
prevedere una trasmissione su più centri di acquisizione; già ora il sistema
satellitare “non vulcanico” è ridondato (Roma + Grottaminarda o Catania +
Roma), mentre per RUPA test di doppia acquisizione (Roma + Napoli) sono in
corso e sono già previsti in altri casi. Questa ridondanza dovrà consentire da una
parte la creazione di canali alternativi di trasmissione dati, e quindi la
continuazione del servizio di monitoraggio anche in caso di mancanza del canale
trasmissivo primario, dall’altra la gestione di eventuali emergenze, dovute sia a
guasti gravi che a eventi disastrosi, che potrebbero non permettere l’operatività
di una sala di monitoraggio: occorre prevedere in casi di questo tipo l’intervento
immediato di un’altra sala, che assuma il controllo del monitoraggio
necessità di una maggiore integrazione tra le sale di monitoraggio, con una
maggior condivisione dell’informazione sia in tempo reale che differito; questo
comporta la creazione di una rete di collegamento tra le sale sismiche efficiente,
affidabile e possibilmente protetta. Tramite questo collegamento si prevede di
trasferire le informazioni elaborate da una sala di monitoraggio alle altre sale in
tempo reale, in modo da evitare ritardi nella condivisione delle informazioni
gestione concordata dei data-base: pur ritenendo prematura la creazione di un
data-base unificato del monitoraggio sismico, si ritiene necessario giungere ad un
livello tale di correlazione tra i differenti data-bases da consentire la creazione di
un portale unico di accesso a tutti i dati disponibili
maggior collegamento con la ricerca sismologica: lo sviluppo del sistema di
monitoraggio sismico sta portando all’acquisizione di segnali qualitativamente e
quantitativamente molto differenti da quanto accadeva fino a pochi anni fa;
questo sviluppo ha avuto finora poco impatto sui filoni di ricerca sismologica
dell’Istituto. Si ritiene indispensabile un’azione in questo senso, anche per
consentire un feedback immediato da parte dei fruitori dei dati, che consenta
uno sviluppo del sistema di monitoraggio coerente con le esigenze della ricerca.
In particolare si propone di formalizzare gruppi di lavoro trasversali sul calcolo in
tempo reale di parametri di sorgente
collegamento tra monitoraggio sismico e rete geodetica permanente: per il
progetto CESIS questo collegamento è specificato nel progetto; si propone di
estendere per quanto possibile la condivisione di siti e supporti trasmissivi. I
vantaggi di questa scelta sono evidenti in termini di efficienza sia
nell’installazione che nella gestione: ovviamente non tutti i siti risulteranno idonei
alla doppia installazione, ma si propone di sviluppare tecnologie che consentano
di risolvere in altra forma anche alcune situazioni non idonee (usando per
esempio un primo tratto di trasmissione radio per il canale geodetico e/o sismico,
fino ad un punto comune di immissione dei segnali nel vettore trasmissivo)
5. Programma di attività per il 2005 e sviluppi per il 2006
-
Aggiornamento e integrazione reti sismiche
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Nel 2005 si prevede di proseguire nel rinnovamento tecnologico della rete
nazionale, sia con la conversione di stazioni già esistenti (in particolare da
collegamenti CDA o CDN a collegamenti RUPA) sia con nuove installazioni (con
collegamenti di tipo IP, sia RUPA che satellitari). In complesso, si prevede entro il
2005 di collegare circa 50 nuovi siti RUPA e circa 40 nuovi siti satellitari. Nel
2006 si dovrebbe giungere al completamento della conversione della rete
analogica in trasmissione digitale. Una parte del rinnovamento della Rete
Nazionale prevede installazione di sensori in pozzo. Queste installazioni da un
lato consentono di ridurre fortemente il rumore di fondo, inevitabile in aree
fortemente antropizzate, e quindi di rendere le stazioni molto più sensibili; inoltre
rappresentano strumenti molto interessanti per studi di effetti di amplificazione
locale. Infatti alcune di queste installazioni sono previste anche nell’ambito di
convenzioni mirate a studi di questo tipo.
i.
Area Sicilia – Calabria Meridionale – Isole Eolie
Le sezioni CNT e Catania hanno predisposto un piano di intervento per
l’integrazione delle reti sismiche del settore; in particolare si prevede di installare
strumentazione di proprietà sia del progetto CESIS che della sezione di Catania,
utilizzando sia siti già esistenti delle reti RSNC, Poseidon e IIV, sia nuovi siti. In
ogni caso le nuove installazioni adotteranno i nuovi standards costruttivi definiti.
Alcune delle nuove installazioni saranno dedicate al monitoraggio vulcanico (e
quindi nella sfera di competenza del TTC4), ma si prevede comunque una forte
integrazione di tecnologie. Un totale di circa 20 stazioni installate nel 2005
utilizzeranno strumentazione Nanometrics, o con trasmissione diretta satellitare
o con un primo tratto di trasmissione radio. Inoltre, 10 stazioni attualmente
centralizzate a Roma attraverso ponti radio analogici militari e linee CDA saranno
convertiti in trasmissione numerica, utilizzando una nuova tecnologia in fase di
installazione da parte del Ministero della Difesa. Per 4-5 siti in Sicilia da installare
nel 2005 si prevede di utilizzare un collegamento con Roma tramite rete RUPA.
ii.
Campania
Nel 2005 si prevede il passaggio delle stazioni “regionali” (6) della rete OV agli
standard della rete sismica nazionale. Si prevede inoltre un infittimento della rete
vulcanica, con particolare riferimento all’isola di Ischia (TTC4).
iii.
Colli Albani
Di concerto con il TTC4, si prevede di installare un cluster di stazioni a
trasmissione mista satellitare-radio nella zona dei Colli Albani (4 stazioni
installate entro il 2005)
iv.
Reti regionali
Nel 2005 si prevede di avviare l’installazione di reti regionali in Umbria, Abruzzo
e Toscana Settentrionale che utilizzano parte della strumentazione Mars-88 exSSN, per un totale di circa 20 siti. Altra parte della strumentazione sarà utilizzata
per l’integrazione delle reti già esistenti (e già coordinate con la rete nazionale)
nelle Marche e in Garfagnana-Lunigiana. Saranno inoltre avviati esperimenti di
monitoraggio più denso in aree di particolare interesse. Tutte queste attività
utilizzeranno le esperienze sviluppate negli ultimi anni nell’utilizzo di questo tipo
di strumentazione dalla sezione di Milano. In particolare le sezioni di Milano e
CNT cureranno l’integrazione di tali reti con il monitoraggio nazionale (geometrie
di rete, meccanismi di scambio dati). Per quanto riguarda l’Italia NordOccidentale, una convenzione stipulata a fine 2004 tra INGV e Dipteris –
Università di Genova prevede l’integrazione tra la Rete Sismica Nazionale e la
Rete Dell’Italia Nord-Occidentale, con condivisione di siti e meccanismi di
9
scambio dati in tempo reale. Nel corso del 2005 si prevede di aggiornare la
strumentazione in 10-12 siti, e di installare 7-8 nuovi siti nell’area, con la
collaborazione anche della sezione di Milano.
- Sistemi di ridondanza di acquisizione e archiviazione
Sia la trasmissione satellitare con sistema Libra che in generale le acquisizioni
tramite collegamento IP su cavo consentono una ridondanza di acquisizione (più
centri ricevono i segnali della stessa stazione). Al momento per i sistemi Libra si
ha acquisizione di tutte le stazioni dell’Italia continentale a Roma e a
Grottaminarda, e delle stazioni di monitoraggio tettonico della Sicilia Orientale a
Roma e Catania. Si propone di proseguire con questa strategia, potenziando
adeguatamente gli hubs di acquisizione. Si ritiene necessario organizzare
meccanismi di interscambio dati tra i centri di acquisizione efficienti e stabili, in
sinergia con il TTC 9. I centri da collegare prioritariamente già nel 2005 sono:
Roma, Catania, Napoli, Milano, Grottaminarda, Gibilmanna, Ancona, Genova, con
cui sono già attivi o attivabili a breve meccanismi di scambio dati. Si valuterà
inoltre la fattibilità di collegamento privilegiato con altre sedi potenziali fornitrici
di dati (Udine, Perugia, Prato, Arezzo).
- Collegamento sale sismiche
i.
Supporti trasmissivi
A dettaglio di quanto detto precedentemente, occorre organizzare un
collegamento diretto tra le sale di monitoraggio di Roma, Napoli e Catania. Si
propone di sviluppare in sinergia con il TTC 9 un progetto di rete virtuale
protetta o comunque di una forma di collegamento che permetta di condividere
almeno parte delle risorse tra le varie sale sismiche in modo trasparente ed
efficiente
ii.
Sistemi di interscambio informazioni
Una volta stabiliti collegamenti sufficientemente protetti ed efficienti, si
organizzeranno meccanismi di interscambio di informazioni elaborate (per
esempio esportazione di SisMap da Roma a Catania e Napoli). Nel 2005 si
propone inoltre di effettuare uno studio di fattibilità per un collegamento diretto
voce-video tra le sale.
iii.
Integrazione dei sistemi di acquisizione e visualizzazione
Nel 2005 il CNT
valuterà l’opportunità della migrazione del sistema di
acquisizione verso earthworm, standard già utilizzato dai centri di Napoli e
Catania. In ogni caso questa o altre soluzioni adottate dovranno portare ad una
condivisione più agevole di risorse e applicativi di acquisizione, gestione e
visualizzazione.
-
Reti temporanee e di pronto intervento
E’ in fase di progettazione da parte del CNT lo sviluppo di una nuova rete di
pronto intervento, da utilizzare prevalentemente a seguito di crisi sismiche,
basata su tecnologia Nanometrics. La rete si configurerà come una estensione
temporanea della rete permanente, nel senso che i segnali delle stazioni via via
installate raggiungeranno la sala sismica di Roma in modo assolutamente
trasparente. In tal modo si garantisce una gestione tempestiva e integrata con la
rete nazionale dei dati raccolti. Si prevede comunque una acquisizione ridondante
in locale sull’automezzo di appoggio dell’installazione mobile, e un collegamento
diretto di tale mezzo con la sala sismica tramite link satellitare commerciale, in
modo da consentire una corretta gestione dell’informazione da parte degli
operatori attivi nell’area di intervento.
Inoltre il CNT gestisce un parco strumentale di circa 40 stazioni temporanee, di
cui alcune espressamente dedicate al pronto intervento.
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Le sezioni di Catania e Napoli si sono recentemente dotate di strumentazione
idonea alla gestione di interventi temporanei principalmente in aree vulcaniche.
Anche la sezione di Milano gestisce strumentazione temporanea omogenea con
quella gestita dal CNT.
Nel 2005 si propone di organizzare una struttura di coordinamento, e tra il 2005
e il 2006 di potenziare significativamente il parco strumentale dell’Istituto. Si
propone in particolare la creazione di una struttura, ispirata a PASSCAL o a SEISUK, per la gestione di questo parco strumentale, da mettere a disposizione alla
comunità scientifica, nazionale o internazionale, per lo svolgimento di
esperimenti programmati.
Tutte tali attività dovranno essere comunque coordinate con il TTC 22
(Emergenze Sismiche).
- Integrazione data bases
i.
Definizione di standards di archiviazione e gestione
Come detto precedentemente, non si prevede di operare direttamente per una
completa integrazione tra i vari data-bases, quanto per una omogeneizzazione
dei criteri di archiviazione e gestione. Nel 2005 il CNT avvierà un gruppo di
lavoro su questo tema: si propone l’intervento di esperti delle altre sedi in questo
gruppo di lavoro, in modo da concordare scelte e modalità, e da organizzare un
portale unico di accesso a tutti i dati sismologici prodotti dall’Istituto. Nel 2006 le
procedure sviluppate dovrebbero divenire operative, e si dovrà puntare
soprattutto sulla ottimizzazione delle risorse per la gestione e mantenimento dei
sistemi (in concerto con i TTC 9 (GRID) e 17 (Banche Dati)).
ii.
Definizione di criteri di distribuzione
Già dall’inizio sarà opportuno chiarire i criteri di distribuzione dei dati: un gruppo
di lavoro raccoglierà tutte le informazioni, in modo da poter sviluppare il portale
in modo aderente alle esigenze.
- Rinnovamento tecnologico
i.
Nuova strumentazione sismica
Come detto precedentemente, CNT e Catania hanno già avviato un rinnovamento
tecnologico considerevole, che dovrebbe portare entro 2-3 anni al completo
rinnovamento del parco strumentale. La sezione di Napoli ha avviato una
integrazione della rete analogica con stazioni broad-band (10 stazioni previste
nel 2005) Le attività di monitoraggio strettamente vulcanico saranno ovviamente
coordinate dal TTC 4. Considerato che nel corso del 2005 la sezione di Catania
rinnoverà circa il 50% della vecchia rete, questo processo dovrebbe continuare
con circa il 25% delle stazioni attuali nel 2006 e un altro 25% nel 2007. Per la
sezione di Napoli inoltre è previsto un rinnovamento dei sistemi di trasmissione
con realizzazione di nodi di acquisizione locale con trasmissione ridondante
wireless/linee dedicate verso il centro di monitoraggio.
ii.
Sismologia in pozzo
Come già detto, nel 2005 il CNT intende installare alcuni sensori sismici in pozzo
per la rete nazionale (uno è già stato installato nel 2004). La sezione di Napoli
prevede nel 2005 di installare 6 stazioni broad-band in pozzo, in congiunzione
con le stazioni dilatometriche già realizzate. Nel 2005, la Sezione di Catania
installerà nell’alto versante settentrionale dell’Etna una prima stazione
multiparametrica (sismologia+deformazioni del suolo) in pozzo. Anche all’interno
di Roma1 un gruppo di lavoro sta sviluppando esperienze in questo ambito,
finalizzandole principalmente a studi di effetti di sito. Si propone quindi di
installare altri sensori in pozzo negli anni successivi, di cui almeno 3 in aree
urbane in Sicilia Orientale (Messina, Catania, Siracusa). Si propone di sviluppare
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tale attività in particolare nel 2006, a seguito delle sperimentazioni di CNT,
Napoli, Catania e Roma1 nel 2005 e di concerto con gli sviluppi dell’SF 13
(Metodologie e strumenti innovativi per la sismologia)
6. Tabella del personale previsto per il 2005 su attività attribuibili al TTC1 nelle varie
Sezioni
Ruolo
Ricercat
ore
Tecnolog
o
CTER
Operator
e
Totali
CNT
Mesiperson
a
12
Ruolo
,
7
Contr
.
8
Ruolo
,
2
Contr
.
25
Ruolo
,
5
Contr
.
1
Ruolo
,
7
Contr
.
Roma1
Mesiperson
a
CT
Mesiperson
a
OV
Mesiperson
a
MI
Mesiperson
a
119
29
Ruolo
,1
Contr
.
40
1
Ruolo,
3
Contr.
21
1
Ruolo,
1
Contr.
10
1 Ruolo
8
87
2
Ruolo
10
3
Contr.
10
2
Ruolo,
1
Contr.
15
1 Ruolo
8
215
4
Ruolo,
6
Contr.
75
3 Ruolo
15
1
Contr.
10
50
1
Ruolo,
1
Contr.
11
471
50
117
40
26
7. Esigenze di personale 2005-2006
La quantità di attività previste per il prossimo biennio non potrà essere
totalmente sviluppata con le risorse umane sopra riportate. In particolare, dato il forte
sviluppo tecnologico delle reti di monitoraggio sismico, si ritiene prioritario potenziare
in primo luogo il ruolo dei tecnologi e dei Collaboratori Tecnici. In dettaglio:
- per la sezione CNT si può stimare un fabbisogno di circa 60 mesi-persona
in aggiunta a quelli disponibili; le figure professionali strettamente
necessarie potrebbero essere 3 tecnologi (1 informatico per Roma, 1
informatico e 1 elettronico per Grottaminarda); andrebbero comunque
incrementate, sia pure in forma minore, le disponibilità sui ruoli di
ricercatori, CTER e operatori, eventualmente anche con il ricorso a
riassegnazioni di incarichi
- per la sezione di Catania si può stimare un fabbisogno di circa 40 mesipersona in aggiunta a quelli disponibili; cumulando queste esigenze con
quelle del TTC4, le figure professionali necessarie potrebbero essere 4
tecnologi, 3 CTER e 1 operatore
12
-
-
per la sezione di Milano si può stimare un fabbisogno di circa 36 mesipersona in aggiunta a quelli disponibili; le figure professionali necessarie
potrebbero essere 2 tecnologi e 1 CTER
per la sezione di Napoli si può stimare un fabbisogno di circa 30 mesipersona in aggiunta a quelli disponibili; cumulando queste esigenze con
quelle del TTC4, le figure professionali necessarie potrebbero essere 2
ricercatori, 3 tecnologi e 1 CTER
per la sezione di Roma1 si auspica un maggior coinvolgimento di
personale ricercatore nelle attività riguardanti il TTC1
13
14
TTC2 “Sorveglianza geochimica delle aree vulcaniche
attive”
Responsabile: S.Gurrieri
15
16
Contenuti del documento
In relazione a quanto previsto dal decreto Presidenziale N° 326 del 2004
dell’INGV, il TTC Sorveglianza Geochimica dei Vulcani Attivi è chiamato a coordinare
le attività di sorveglianza delle principali aree vulcaniche attive, promuovere lo
sviluppo e la diffusione delle reti di monitoraggio continuo dei parametri geochimici e
dei sistemi di trasmissione dati in tali aree. Nella tabella sono indicate le Sezioni
coordinate da questo TTC ed i referenti relativi:
Palermo
Dr. Sergio Gurrieri
Responsabile
Catania
Dr.Mike Burton
Collaboratore
Napoli (OssVes)
Roma 1
Dr. Giovanni
Chiodini
Ing. Gianfranco
Galli
Collaboratore
Collaboratore
Di seguito verrà fornito un quadro delle attività svolte dalla nascita dell’INGV ad oggi
(con particolare riferimento al 2004) ed un preventivo delle attività per gli anni 2005 2006.
STATO DELL’ARTE DELLE INIZIATIVE IN CORSO NELL’ENTE NELL’AMBITO
DELL’ARGOMENTO DEL TTC
Generalità
La sorveglianza geochimica di un’area vulcanica si basa sull’analisi delle variazioni
temporali ed areali di parametri intensivi, quali la composizione chimica ed isotopica
delle fasi fluide presenti nella parte più superficiale della crosta terrestre, ed
estensivi, ad esempio i flussi di massa e di energia. Il campionamento dei fluidi e la
misura in situ dei parametri geochimici avviene mediante strumentazioni spesso
adattate e/o sviluppate nei laboratori INGV in modo da ottenere sistemi di
osservazioni funzionali nel contesto in cui devono operare.
Queste attività, negli anni, hanno determinato approfondimenti notevoli nella
conoscenza di ciascuna area vulcanica il cui risultato più evidente è dato dallo
sviluppo di sistemi osservativi e di modelli geochimici interpretativi. Attraverso
questi, è oggi possibile formulare valutazioni più quantitative dei fenomeni vulcanici
in atto.
Stato dell’arte
Le attività di sorveglianza svolte dalle Sezioni afferenti a questo TTC sono consistite
nel monitoraggio di numerosi parametri geochimici attraverso sistemi di acquisizione
automatica (monitoraggio continuo) e campagne di campionamento e misura nelle
principali aree vulcaniche attive italiane (monitoraggio discreto).
Le indagini discrete sono consistite in misure dirette di vari parametri geochimici
(quali temperature, flussi di massa e di energia...) e campionamenti di acque e gas
dipersi in superficie (plume, sorgenti, acque di falda, fumarole, gas diffusi...). I
campioni sono stati successivamente sottoposti a complesse analisi di laboratorio per
la determinazione della composizione chimica ed isotopica. La frequenza con cui sono
state programmate le campagne di misura e di campionamento è stata
commensurata al livello di attività e di pericolosità per ciascuna area vulcanica. Le
aree più attive e potenzialmente pericolose, quali l’Etna, il Vesuvio, lo Stromboli, i
17
Campi Flegrei e Vulcano, sono state oggetto di misure e campionamenti mensili.
Nelle rimanenti aree (Ischia, Pantelleria, Panarea...) gli interventi hanno avuto
carattere trimestrale o inferiore. Durante i periodi di crisi (Etna, Panarea, Stromboli),
gli interventi sono stati intensificati fino a quattro campagne al mese.
Il monitoraggio continuo dei parametri geochimici è stato svolto attraverso stazioni di
misura automatica che effettuano determinazioni quantitative in situ di alcuni
parametri geochimici. Per il trasferimento dei dati verso le sale di monitoraggio sono
stati usati link GSM ed in pochi casi link radio su frequenza dedicata. Come indicato
successivamente, non tutte le aree vulcaniche attive italiane sono oggi monitorate
attraverso sistemi continui. Ciò dipende essenzialmente da un gap tecnologico e di
investimenti che ha interessato questo settore sopratutto in passato.
Ciascuna delle due filosofie di indagine presenta dei vantaggi notevoli ed irrinunciabili
sia nell’ambito di attività di sorveglianza che di ricerca. Il monitoraggio continuo è
caratterizzato da frequenze di acquisizione dei dati molto elevate (misure orarie ed
anche più frequenti) e trasferimento degli stessi in tempo reale verso le sale di
monitoraggio. Esso consente, pertanto, di risolvere anomalie temporali di breve
durata e di individuare con elevata precisione l’inizio e/o la fine di un periodo di
anomalia. Il monitoraggio discreto non consente risoluzioni temporali paragonabili,
permette però di acquisire informazioni su un grande numero di parametri geochimici
(si pensi alle determinazioni della composizione chimica ed isotopica) e su scala
areale molto più grande. Le due filosofie di indagine vanno considerate
complementari e, pertanto, coesisteranno ancora a lungo. Di seguito viene riportato
in forma schematica il quadro delle attività di sorveglianza svolte nel 2004. Per
maggiore chiarezza viene anche allegata una breve descrizione delle tipologie di
misura continue (allegato A).
Monitoraggio Continuo
˚
ETNA - E’ il vulcano più attivo e pertanto viene utilizzato anche come
laboratorio naturale per lo sviluppo di nuove metodologie di misura. Attualmente
sono presenti tre reti di monitoraggio. La sezione di Palermo gestisce la rete gas
(sei stazioni per il monitoraggio dei flussi diffusi di CO2 e dei parametri ambientali
installate nei siti Paternò (P39), S.Venerina (P78), Primoti, Maletto, S.Maria di
Licodia e Naftia) e la rete acque (quattro stazioni Acque 4 parametri installate in
gallerie drenanti nelle località Valcorrente, Difesa, Roccacampana e Ciapparazzo).
Queste stazioni acquisiscono con frequenza oraria e trasferiscono i dati alla sala di
monitoraggio di Palermo due volte al giorno attraverso rete GSM. La sezione di
Catania si occupa della gestione della rete per il monitoraggio del flusso di SO2 nel
pennacchio attraverso stazioni basate su tecnologia UV scanner.
˚
VULCANO/LIPARI – La rete consiste di tre stazioni per il monitoraggio delle
fumarole (La Fossa, Spiaggia, Caolino), tre stazioni per il monitoraggio del flusso
di CO2 e dei parametri ambientali ed una stazione Acque 4 parametri installate
nell’area di Vulcano Porto. La rete è collegata alla sala di monitoraggio di Palermo
attraverso ponti radio su frequenza dedicata e rete GSM.
˚
PANAREA – La rete è costituita da tre stazioni 4 parametri per il monitoraggio
delle acque. Le sonde sono state installate in corrispondenza di tre sorgenti
termali sottomarine. I dati registrati localmente, vengono scaricati manualmente
dalla sezione di Roma I per le successive elaborazioni ed interpretazioni.
˚
STROMBOLI – Nell’area sono presenti tre diversi sistemi di monitoraggio. La
rete gas suoli è in funzione da circa tre anni. Essa consiste in due stazioni per la
misura del flusso di CO2 dai suoli e dei parametri ambientali installate a Pizzo
sopra la fossa e Scari. Queste stazioni acquisiscono con frequenza oraria e sono
collegate alla sala di monitoraggio attraverso rete GSM. In località Pizzo è
presente un nuovo sistema di monitoraggio multiparametrico (vedi 10 in tab A)
costituito da oltre 60 sensori, connesso via internet alla sala di monitoraggio.
18
Entrambi i sistemi sono gestiti dalla sezione di Palermo. Il terzo sistema
automatico di monitoraggio consiste in una rete UV per la misura automatica del
flusso di SO2 del pennacchio. Quest’ultimo sistema di osservazione è gestito dalla
sezione di Catania.
˚
VESUVIO – La rete è costituita da due stazioni automatiche per il monitoraggio
in continuo del flusso diffuso di CO2 dai suoli, una stazione meteo per valutare
l’effetto dei parametri ambientali sul degassamento diffuso ed una stazione per la
misura dei gradienti termici e del flusso termico dal suolo. La sezione di Napoli si
occupa della gestione della rete e, in collaborazione con il Laboratorio di
Geomatica e Cartografia, gestisce anche una stazione automatica basata sull’IR
termico.
˚
CAMPI FLEGREI – La rete di monitoraggio continuo installata in quest’area ha
una struttura simile a quanto indicato per il Vesuvio. Oltre a due stazioni
automatiche per il monitoraggio in continuo del flusso diffuso di CO2 dai suoli, una
stazione meteo, una stazione per la misura dei gradienti termici e del flusso
termico dal suolo ed una stazione automatica basata sull’IR termico, è in funzione
una stazione micrometeorologica basata sul metodo dell’Eddy Covariance. La rete
è gestita dalla sezione di Napoli.
˚
COLLI ALBANI – Area attualmente monitorata attraverso una stazione per la
misura del flusso di CO2 dai suoli e dei parametri ambientali. La stazione è gestita
dalla sezione di ROMA I.
Monitoraggio discreto
ETNA – Le misure ed i campionamenti hanno riguardato le emissioni gassose
sommitali e pedemontane, le falde, il pennacchio ed i gas dei suoli esalanti in forma
diffusa. Con l’inizio della fase eruttiva, le prospezioni di misura e di campionamento
sono state intensificate. Lo schema seguente mostra in dettaglio le attività svolte, il
numero di siti monitorati ed il numero di campagne effettuate nel 2004:
Attività
Campionamento dei gas sommitali e pedemontani
Misure dirette nel pennacchio dei rapp. S/F S/Cl (filter., diffus.)
Misure dirette del pennacchio dei rapp. S/C (spettr e elettroc.)
Misure del flusso diffuso di CO2 dai suoli
Campionamento della falda
Misura del Flusso di SO2 nel pennacchio (Cospec)
Misura indiretta dei rapporti S/Cl S/F nel pennacchio (FTIR)
Siti
11
2
2
110
15
-
N° Prosp.
40
24
10
12
12
>150
>80
Sez.
PA
PA
PA
PA
PA
CT
CT
VULCANO – Questo sistema vulcanico negli ultimi 10 anni è stato caratterizzato da un
trend negativo di attività. Chiari segni di ripresa sono stati osservati prima dell’estate
e nel novembre 2004.
Attività
Campionamento delle fumarole
Misura del flusso di vapore e di energia
Siti
53
4
9
190
N° Prosp.
12
6
6
1
Sez.
PA
PA
PA
PA
PANAREA – Le emissioni gassose sottomarine che hanno caratterizzato la fine del
2002 si sono progressivamente ridotte e da tempo non sono più visibili dalla
superficie. Conseguentemente, i campionamenti delle emissioni di acqua e gas
sottomarine sono stati ridotti di numero.
19
Attività
Campionamento delle emissioni di gas sottomarine
Campionamento delle emissioni di acqua sottomarine
Campionamento fumarole sub aeree
Siti
5
6
1
N° Prosp.
12
12
2
Sez.
PA
PA
PA
STROMBOLI – Nel periodo 2002 – 2003 l’isola è stata caratterizzata da una fase
eruttiva che ha destato notevoli preoccupazioni a causa della instabilità del versante
della Sciara. Anche in questo caso, dopo la fine dell’eruzione le attività di
sorveglianza sono state rimodulate.
Attività
Campionamento delle emissioni di gas sommitali
Misure dirette nel pennacchio dei rapp. S/F S/Cl (filterpack,
C.diff.)
Misura del Flusso di SO2 nel pennacchio (Cospec)
Misura indiretta dei rapporti S/Cl S/F nel pennacchio (FTIR)
Siti
1
4
3
N° Prosp.
6
12
48
Sez.
PA
PA
PA
3
-
6
RM1
CT
CT
VESUVIO – E’ fra le aree potenzialmente a più elevato rischio a causa dell’elevata
densità di popolazione e della violenza che in passato ha caratterizzato le fasi
eruttive. Da alcune diecine di anni l’attività vulcanica è piuttosto modesta ma il livello
di attenzione viene mantenuto elevato come evidenziato dalla frequenza di
campionamento e di misura.
Attività
Campionamento delle emissioni di gas sommitali
Misure della temperatura e del flusso di energia dai suoli
Siti
2
12
-
N° Prosp.
12
12
12
12
Sez.
PA/NA
PA
NA
NA
CAMPI FLEGREI – Area caratterizzata da valori di rischio elevati a causa della violenza
delle eruzioni storiche e della elevata densità di popolazione. Anche in questo caso le
indagini vengono svolte con cadenza elevata nonostante da alcuni anni l’attività si sia
mantenuta su livelli bassi e costanti.
Attività
Campionamento delle emissioni fumarliche
Campionamento delle emissioni fumarliche
Misure della temperatura e del flusso di energia dai suoli
Siti
4
4
-
N° Prosp.
3
12
12
12
Sez.
PA
NA
NA
NA
COLLI ALBANI – Di recente questa area è stata caratterizzata da emissioni intense di
gas (CO2) che ha causato la morte anche di grossi animali. Cava dei Selci, Zolforata e
bordo Lago di Albano sono le aree con i più elevalti valori di Gas Hazard.
Attività
Misure parametri chimico-fisici mediante sonda multi param.
Siti
200
1
1
N° Prosp.
6
4
4
Sez.
RM1
RM1
RM1
Le due rimanenti aree PANTELLERIA ed ISCHIA sono state oggetto di 2 prospezioni
nell’ambito delle quali sono state campionate le principali emissioni gassose presenti
sulle isole, le acque di falda (pozzi e sorgenti) e le emissioni diffuse di CO2. Le
20
prospezioni sono state svolte dalla sezione di Palermo e di Napoli.
PROPOSTE ED INIZIATIVE COORDINATE DA SVILUPPARSI NEL 2005 - 2006
Il programma delle attività di monitoraggio delle aree vulcaniche che le Sezioni INGV
Palermo, Napoli, Roma I e Catania intendono svolgere nel biennio 2005 – 2006
riflette, nelle linee generali, quanto indicato nel piano triennale. Le modeste
variazioni introdotte, sono legate all’azione di coordinamento fra le Sezioni e da
esigenze scientifiche e tecniche maturate sul campo durante il 2004. Particolare
spazio è stato dato alle attività riguardanti il potenziamento delle reti di monitoraggio
continuo. Oltre al loro ampliamento ed allo sviluppo tecnologico saranno introdotti
nuovi parametri da monitorare e verrà sviluppato nuovo software per la gestione
delle stazioni remote e per l’elaborazione dei dati.
Parallelamente alle indagini continue verranno svolte le prospezioni periodiche per il
campionamento dei fluidi (gas dei plume, fumarolici, diffusi dai suoli e disciolti nelle
acque di falda, acque di sorgenti e di falda...) e per la misura in situ di parametri
geochimici quali i flussi di gas e di energia, le temperature e tanti altri. I dati ottenuti
verranno interpretati e processati allo scopo di definire modelli interpretativi sempre
più realistici ed affidabili, attraverso cui valutare con maggiore precisione il livello di
attività di ciascuna delle aree monitorate. Di seguito viene data una descrizione degli
interventi programmati, dei mesi uomo dedicati e delle esigenze di personale di
ciascuna sezione per il conseguimento degli obiettivi prefissati per il 2005 ed il 2006.
Anche se non richiesto specificatamente dal decreto N° 326 del 2004, viene allegata
la richiesta finanziaria per Sezione per anno, necessaria per la realizzazione di dette
attività.
SEZIONE DI PALERMO
Per quanto concerne la Geochimica, la sede di Palermo è la sezione più numerosa in
termini di personale e di strumentazioni impiegate per la sorveglianza dell’attività
vulcanica; essa pertanto svolgerà il numero maggiore delle attività di monitoraggio
previste da questo TTC. Attualmente la Sezione dispone di una sala di monitoraggio
geochimico, di un piccolo laboratorio di supporto alle reti e gestisce le reti acque e
gas dei suoli nelle aree: Etna, Stromboli, Vulcano-Lipari e Piemonte. La Sezione
inoltre svolge attività di monitoraggio discreto attraverso campionamenti periodici in
tutti i vulcani siciliani e collabora con la sezione di Napoli al monitoraggio dei vulcani
campani. Di seguito vengono elencati i diversi settori sviluppati.
Sala di monitoraggio - La sala per il monitoraggio continuo dei parametri
geochimici, attualmente al suo 3 anno di attività, verrà rinnovata sia in termini di
software che di hardware. In particolare, nel 2005 verranno riscritti alcuni moduli
software per la gestione automatica delle stazioni in modo da consentire la gestione
separata di più network (anche in termini di gestione degli allarmi tecnici e scientifici
ed analisi dei file di log) e la trasmissione dati mista (rete GSM e ponti radio terrestri
su frequenza dedicata). Al modulo per l’elaborazione dei dati verranno aggiunte
nuove funzionalità quali filtri media e mediana, nuovi modelli di inversione dei dati,
individuazione ed estrazione delle componenti presenti nel segnale e filtri basati su
reti neurali. L’incremento del numero di installazioni richiederà anche
l’implementazione di filtri, per quanto possibile, automatici per l’individuazione degli
errori sia in fase di acquisizione che di trasferimento dei dati. Infine si conta di
realizzare un sistema di visualizzazione trasportabile da impiegare in situ durante
periodi di crisi (vedi eruzione Stromboli) per la gestione di reti mobili.
Rete Etna – Nel biennio 2005 - 2006 la rete per il monitoraggio della falda e delle
emissioni diffuse verrà ampliata. Nel primo anno, saranno installate 3 nuove stazioni
per il monitoraggio del flusso di gas e dei parametri meteo lungo la strada della
21
forestale (quota 1700m slm). Almeno due siti della rete acqua, attualmente in
registrazione locale dei dati, verranno corredati di modem GSM per il trasferimento
dati in tempo reale. L’ampliamento della rete Etna nel 2005 prevederà inoltre
l’installazione di due nuove stazioni acque e lo sviluppo di una stazione per il
monitoraggo dei gas del plume. Nel 2006, verranno installate 2 stazioni gas
(Pernicana) e 2 stazioni acque e rinnovate le strumentazioni installate nei siti P39
(Paternò) e P78 (S.Venerina), in funzione da oltre due anni. Si conta, infine, di
installare 2 stazioni per il monitoraggio del plume in prossimità dei crateri sommitali
del vulcano
Riguardo la rete acque, l’intervento consisterà in un ampliamento (4 nuove stazioni
da installare in due gallerie drenanti e due pozzi) e la conversione di alcune stazioni
in registrazione locale con sistemi in grado di trasmettere i dati via radio. Nel 2005
verranno testate anche nuove tipologie di stazioni per il monitoraggio dei rapporti
S/C e S/Cl nei gas del pennacchio. Queste stazioni, nuove sopratutto nella sezione
sensoristica, verranno installate alla fine del 2006.
Rete Stromboli - La rete Stromboli è stata realizzata nel 2001 e da allora non è mai
stata sottoposta ad interventi di ristrutturazione. Le strumentazioni impiegate, anche
in relazione all’elevato grado di aggressività dell’ambiente che le ospita, sono al
termine del loro ciclo naturale di vita come evidenziato dai numerosi interventi di
manutenzione che sono stati effettuati nel 2004. L’intervento che si intende
effettuare nel 2005 consiste nell’istallazione di tre nuove stazioni per il monitoraggio
del flusso di CO2 a sostituzione ed ampliamento delle stazioni esistenti e
nell’installazione di due stazioni per il monitoraggio della falda. Le nuove stazioni
verebbero realizzate con tecnologia analoga a quella impiegata per le reti Etna acque
e gas. Nel 2006 si conta di installare altre due stazioni gas suoli e due nuove stazioni
per il monitoraggio del pennacchio.
Rete Vulcano e Lipari - La rete di monitoraggio presente nell’isola di Vulcano e
Lipari é stata realizzata nel 1984 e, negli anni è stata aggiornata in pochissime delle
sue parti. Strumentazioni poco sensibili ed affidabili, giunte alla fine del loro
fisiologico ciclo di vita impongono un esteso intervento di ristrutturazione che
interesserà anche la filosofia di monitoraggio. L’intervento di ammodernamento
prevede due fasi distinte. La prima verrà attuata nel 2005 e consisterà in:
˚ sostituzione delle 3 stazioni per la misura del flusso di CO2 esalante dai
suoli con strumentazioni più affidabili, analoghe a quelle installate nell’area
Etnea;
˚ installazione di due nuove stazioni per il monitoraggio del flusso di CO2
presso l’abitato di Vulcano Porto;
˚ installazione di due nuove stazioni per il monitoraggio delle acque;
˚ installazione di una nuova stazione per il monitoraggio della pressione
totale del gas disciolto;
˚ ristrutturazione del sistema di trasmissione dati con incremento della
velocità di trasmissione da 1200 a 9600 baud.
La seconda fase di ristrutturazione verrà attuata nel 2006 e riguarderà la sezione di
monitoraggio dei fluidi di alta temperatura. In particolare, verranno sostituite le tre
stazioni per il monitoraggio della temperatura site sul Cratere e presso la fangaia
(Vulcano) ed al Caolino (Lipari) con altrettante in grado di monitorare anche la
capacità riducente ed il flusso di energia in un numero maggiore di punti di misura.
Ampliamento del laboratorio di supporto alle reti - Il monitoraggio continuo dei
parametri geochimici in aree vulcaniche è una attività estremamente recente se
confrontata con il monitoraggio dei parametri geofisici quali le deformazioni, la
sismicità, la gravimetria etc. In questi anni, sono stati fatti grandi passi in avanti sia
nello sviluppo tecnologico che nella modellizzazione dei fenomeni vulcanici e delle
22
potenziali anomalie geochimiche che potrebbero essere associate a tali fenomeni. Ciò
ha consentito di creare alcune reti di monitoraggio che già oggi forniscono importanti
indicazioni riguardo l’attività vulcanica. E’ superfluo ribadire che l’efficacia che in
futuro avrà il monitoraggio continuo nella sorveglianza vulcanica dipenderà
fortemente dalla possibilità di sviluppare nuove metodiche che consentano di
monitorare nuovi parametri e dall’incremento significativo delle installazioni in
ciascuna area. Pertanto, viene proposto un ampliamento del laboratorio di elettronica
a supporto delle reti gestite dalla Sezione di Palermo. Tale laboratorio fornirà il
supporto necessario per il mantenimento delle reti attuali, lo sviluppo e la
realizzazione di nuove tipologie di stazioni e lo studio di nuove metodologie di misura
che consentano di incrementare il numero di parametri monitorati su base continua.
Attraverso il potenziamento di questa struttura, a breve termine, sarà possibile
realizzare le stazioni per il monitoraggio delle pressioni assoluta e parziali dei gas
disciolti in acque di falda ed i tenori di SO2, HCl, CO2 nei gas dei pennacchi vulcanici.
Monitoraggio discreto - Nel biennio 2005 – 2006 verranno effettuate indagini
discrete periodiche nelle principali aree vulcaniche attive italiane. Queste attività,
complementari alle misure effettuate su base continua, e forniranno dati di grande
importanza nel processo di affinamento dei modelli interpretativi. La sezione di
Palermo dell’INGV ha definito un calendario di prospezioni di campionamento e
misura, complementari a quanto proposto dalle altre sezioni, che riguarda i vulcani
siciliani e campani. La frequenza degli interventi, come negli anni passati, è stata
scelta in relazione al livello di pericolosità e di attività che compete a ciascuna delle
aree considerate. L’Etna e lo Stromboli sono le aree che richiederanno lo sforzo
maggiore.
˚ E t n a - Come negli anni passati verranno effettuati i campionamenti (30
campagne) delle emissioni gassose periferiche (Fondachello, Naftia, Salinelle Paternò,
Vallone Salato, S.Venerina, P39, Belpasso) e sommitali (T.Filosofo, R.NE, Belvedere I
e II). Parallelamente verranno campionate mensilmente le acque della falda (5 pozzi:
Ilice, Currone, Difesa, Solicchiata, Guardia, Acqua Rossa; 9 sorgenti: Cherubino,
Acqua Grassa, Romito, S.Giacomo, Ciapparazzo, R.Campana, Valcorrente, Bongiardo,
Ponteferro) in cui saranno determinati i costituenti maggiori, minori ed in tracce, la
composizione isotopica dell’ossigeno e dell’idrogeno ed i parametri chimico fisici.
Riguardo i gas del plume saranno effettuate 24 campagne nei siti Cratere Centrale e
di NE per la determinazione dei rapporti S/Cl, S/F, C/S. Verranno infine effettuate,
con cadenza mensile, le prospezioni per la misura dei flussi di gas esalanti dai suoli
nelle aree Paternò, Zafferana Etnea-S.Venerina, Vena, Presa e Pernicana.
˚ Stromboli – Le indagini discrete in questa area consisteranno nel campionamento
delle fumarole in prossimità di Pizzo sopra la Fossa (6 campagne), del plume (24
campagne per la determinazione dei rapporti S/Cl,S/F e C/S) e della falda (pozzi
Fulco, Zurro, Limoneto, Cusolito 12 campagne). Verranno infine realizzate 4
campagne per il monitoraggio dei tenori di CO2, della temperatura del suolo e del
potenziale spontaneo lungo profili che attraversano le principali strutture vulcaniche
dell’isola.
˚ V u l c a n o - Si prevede di effettuare 6 campagne di campionamento delle
emissioni fumaroliche (F0, Fa, F11, F5AT) e delle acque di falda (12 punti di prelievo
nell’area di Vulcano Porto) e 12 campagne di misura del flusso di CO2 esalante dal
suolo in forma diffusa all’interno dell’abitato di Vulcano Porto ed nelle aree limitrofe.
˚ P a n a r e a - Verranno effettuate 12 campagne per il campionamento delle
emissioni gassose e sorgive sottomarine ubicate in prossimità dell’isola (Black point,
Campo 7, Bottaro II, Lisca Bianca, La Calcara). La fumarola Calcara verrà campionata
due volte per anno.
˚ Vesuvio - Le attività di sorveglianza verranno svolte in stretta collaborazione con
la sezione di Napoli. Palermo si occuperà del campionamento delle falde attraverso
una sorgente (Olivella) e 11 pozzi (H.Marad, Niglio, P35, P36, P32,Terme
23
T.Annunziata, P14, Castellamare Porto, P54, P51b, Fungaia). La sezione si occuperà
inoltre del campionamento della fumarola FC2 ubicata in fondo al cratere per valutare
la composizione isotopica dell’elio. Nel 2005 sono state previste 12 campagne.
˚ Pantelleria - In relazione al basso grado di attività che ha caratterizzato da lungo
tempo questa area, è stata programmata una sola campagna di campionamento e
misura che riguarderà 10 pozzi (Armani, Gadir, B.Gadir, Lago Venere, Polla Lago,
B.Rizzo, Daietti, La Vela, Nikà, C. Tramontana.) e tre emissioni gassose (Favare,
Mofete, Gadir).
˚ Ischia – Anche in questo caso sono state previste soltanto due campagne
nell’ambito delle quali saranno campionati 11 fra pozzi (S.Lorenzo, La pergola I e II,
S.Michele, Poseidon, Giard. Ninfe, Castiglione I e II, Thermal Center I e II. Carta
Romana) 5 sorgenti (Stefania, Safen Citara, Nitrodi, Piellero) e 4 emisioni gassose.
˚ Campi Flegrei - La sezione di Palermo effettuerà 4 campagne di campionamento
delle fumarole Bocca Grande, Stufe, Pisciarelli.
La tabella seguente riporta le richieste di finanziamento per anno di attività relativo
alla sezione di Palermo (personale escluso):
Sala di monitoraggio
Rete Etna
Rete Stromboli
Rete Vulcano - Lipari
Laboratorio di supporto alle reti
Monitoraggio discreto
2005
28000
130000
74000
86000
80000
200000
598000
2006
10000
130000
74000
160000
20000
200000
594000
Si ricorda inoltre che negli anni passati, le attività di sorveglianza sono state
parzialmente supportate da personale non strutturato che a vario titolo ha
collaborato con la sezione di Palermo dell’INGV. Ad esempio, borsisti ed assegnisti
che, nell’ambito delle tematiche previste nei propri progetti di ricerca, ha contribuito
alla realizzazione delle attività di monitoraggio. In casi particolari, sono stati anche
attivati contratti d’opera e di consulenza in modo da acquisire competenze non
presenti nell’Ente e colmare, almeno temporaneamente, le lacune di organico. Anche
nel biennio 2005-2006 sarà necessario ricorrere a nuove unità di personale da
affiancare al personale strutturato della sezione. In particolare, per la realizzazione
delle attività indicate vengono richieste sette unità di personale (3 ricercatori e 4
tecnici) da destinare allo sviluppo, alla manutenzione ed alla gestione delle reti. Il
costo relativo a detto personale non è stato riportato nella precedente tabella.
SEZIONE DI NAPOLI
Le attività dell’Unità Funzionale di Geochimica dei Fluidi dell’Osservatorio Vesuviano
(UFGFOV), sezione di Napoli dell’INGV, sono rivolte principalmente alla sorveglianza
geochimica dei vulcani campani attivi (Vesuvio, Campi Flegrei, Ischia). La strategia di
monitoraggio è improntata verso un approccio multidisciplinare (geochimica,
geofisica, geologia strutturale, tettonica, modellistica) che allo scopo di ottenere una
più esatta comprensione delle fenomenologie osservate.
Monitoraggio in continuo del Vesuvio – Una stazione automatica per la misura
del flusso di CO2 dal suolo, ubicata all’interno del cratere vesuviano, è operativa dal
1999. Poiché la stazione è ormai prossima al termine del suo ciclo di vita si prevede
di installare una nuova stazione nello stesso sito. Una seconda stazione automatica
per il monitoraggio del degassamento diffuso sarà installata sul bordo orientale del
cratere. Nell’immediato si prevede di impiegare stazioni automatiche simili a quelle
attuali ma aggiornate nella parte hardware e software sulla base dell’esperienza
24
acquisita. Nel biennio 2005-2006 si intende realizzare nuovi modelli di stazione che
andranno a sostituire quelli fino ad ora utilizzati. La progettazione riguarderà la parte
hardware e software della stazione, nonché il sistema di trasmissione dati ed un
software per la loro gestione (processamento dei dati, storage, visualizzazione in
grafici e tabelle). È da sottolineare che l’accesso alla strumentazione ed alle fumarole
di fondo cratere richiede necessariamente l’apporto di un operatore di terreno (guida
alpina) che, nel caso di indisponibilità di personale, abbia capacità di eseguire
autonomamente operazioni di campionamento di fluidi fumarolici ed ordinaria
manutenzione delle stazioni. Riguardo la stazione di monitoraggio dei parametri
ambientali, si prevede, infine, il rinnovo della parte sensoristica e la realizzazione di
un nuovo sistema di trasferimento dei dati che sostituisca quello attuale
(malfunzionante) basato su trasmissione GSM.
Monitoraggio in continuo dei Campi Flegrei – Si prevede di installare una
seconda stazione automatica, simile alla precedente, per il monitoraggio del
degassamento diffuso nell’area di Pisciarelli. I nuovi modelli di stazione automatica,
previsti per il biennio 2005-2006 (si veda quanto detto per il Vesuvio), sostituiranno
le stazioni esistenti ai Campi Flegrei. Per la stazione meteorologica (operativa dal
luglio 2003) e per la stazione per la misura del gradiente termico del suolo (operativa
dal 2001) si prevede una sostituzione del corredo sensoristico, data la notevole
aggressività dell’ambiente in cui esse operano (cratere della Solfatara). Nel biennio
2005-2006 verrà continuata la sperimentazione di tecniche di misura basate sul
metodo “Eddy-Covariance” per la stima dei flussi di gas e di energia termica rilasciati
dal cratere della Solfatara. Per il monitoraggio delle acque di falda si prevede di
installare n.4 stazioni acque 4 parametri con trasferimento dati su rete GSM. Uno
studio preliminare sarà finalizzato a individuare i siti idonei di campionamento
nell’area di Agnano e nel complesso turistico Damiani (Bacoli).
Monitoraggio discreto – La sezione di Napoli effettuerà il monitoraggio discreto
della Solfatara di Pozzuoli e del Vesuvio attraverso campionamenti e prospezioni di
misura mensili. Le attività di monitoraggio riguardanti le fumarole dell’isola d’Ischia,
le emissioni fumaroliche sottomarine dell’area flegrea e vesuviana e le emissioni
gassose delle Mefite d’Ansanto (AV) verranno effettuate con frequenza variabile, in
relazione al livello di pericolosità dell’area.
˚
Vesuvio – Il monitoraggio discreto verrà svolto con frequenza mensile e
consisterà nella misura del flusso di CO2 e della temperatura del suolo su una rete
di 15 punti fissi localizzati sul bordo orientale del cratere, nel campionamento
della fumarola di bordo cratere (B1) e nel campionamento della fumarola di fondo
cratere (FC2).
˚
Campi Flegrei – Anche in questo caso i campionamenti e le misure avranno
cadenza mensile e riguarderanno la misura del flusso di CO2 e della temperatura
del suolo su una rete di 99 punti fissi localizzati nel cratere della Solfatara e
nell’area limitrofa di Pisciarelli ed il campionamento delle fumarole Bocca Nuove e
Bocca Grande nel cratere della Solfatara e fumarola Pisciarelli nell’area di
Pisciarelli (quest’ultima una volta ogni due mesi). Indagini di dettaglio, consistenti
nella misura del flusso di CO2 e della temperatura del suolo in 400-500 punti
localizzati nel cratere della Solfatara e nelle aree limitrofe, verranno svolte 3-4
volte per anno.
˚
Ischia ed aree sottomarine
– Le indagini in questa area saranno
caratterizzate da frequenza variabile in relazione allo stato di attività del sistema.
Esse consisteranno nel campionamento delle emissioni gassose site nell’area di
Donna Rachele e in prospezioni di misura del flusso di CO2 diffuso dai suoli nella
stessa area. La frequenza degli interventi e l’area d’indagine potranno variare.
Infine, verranno campionate le emissioni sottomarine presenti nell’area compresa
tra Capo Misero e Pozzuoli e nell’area antistante Torre del Greco e Torre
Annunziata ove si renda disponibile l’impiego di personale subacqueo.
25
Il finanziamento richiesto per le attività indicate è di 180.000 € per il 2005 ed
180.000 € (devono ritenersi escluse le spese relative al personale aggiuntivo
richiesto).
SEZIONE DI CATANIA
Le attività che la Sezione di Catania svolgerà nel 2005 consisteranno in indagini
discrete finalizzate alla misura del flusso di SO2 rilasciato dall’Etna e dallo Stromboli e
misure FTIR per la determinazione dei rapporti S/Cl e S/F nelle stesse aree.
Nell’ambito dello sviluppo delle reti, la Sezione conta di completare la rete UV per la
misura automatica del flusso di SO2 nell’area Etnea, a cui sarà affiancato un sistema
automatico per la misura della velocità del vento. Infine verrà sviluppata una
stazione basata su metodologia FTIR per la misura automatica dei rapporti S/Cl, S/F
nei pennacchi. Nel 2006, oltre alle misure discrete del flusso di SO2 e dei rapporti di
specie chimiche nel plume nelle aree Stromboli ed Etna, la sezione di Catania metterà
a punto una rete basata su stazioni FTIR per il monitoraggio automatico del plume
dell’Etna.
SEZIONE DI ROMA I
La sezione di Roma 1, nel corso del 2005 e del 2006, si occuperà della misura dei
tenori di Radon e dei flussi di CO2 nei suoli nelle aree: Colli Albani e Stromboli. Le
misure verranno svolte con cadenza bimestrale e, relativamente ai Colli Albani e
Panarea, la sezione effettuerà anche il monitoraggio mensile della falda e marino
attraverso 17 siti di osservazione complessivi. Le acque dei laghi di Albano e Nemi
saranno campionate a varie profondità e si eseguiranno profili verticali con sonda
multiparametrica. Riguardo l’implementazione di reti di monitoraggio continuo, la
sezione di Roma 1 installerà strumentazioni per il monitoraggio i) pluviometrico, ii)
dei tenori di Radon nei suoli e iii) dei parametri chimico fisici delle acque attraverso
sonde multiparametriche in registrazione locale o trasferimento dati su rete GSM. In
particolare, nel 2005, la sezione conta di installare una rete di 10 pluviometri nei Colli
Albani, due stazioni per il monitoraggio dei tenori di Radon nei suoli e dei parametri
meteo con trasferimento dati su rete GSM in ciascuna delle seguenti aree: Etna,
Stromboli e Colli Albani; nei Colli Albani e a Panarea verranno inoltre installate 9
stazioni acque a 4 parametri per il monitoraggio delle falde con trasmissione su rete
GSM ed in prossimità dell’isola di Panarea altre 3 stazioni dello stesso tipo per il
monitoraggio delle sorgenti termali sottomarine con registrazione dei dati. Il
finanziamento richiesto per Panarea prevede anche un contratto di consulenza per un
sub che si occupa dello scarico dati delle sonde ed del campionamento dei fluidi.
Verrà inoltre gestita una stazione di monitoraggio in continuo del flusso di CO2, dei
parametri ambientali e delle concentrazioni di CO2 e H2S in aria attualmente installata
nei Colli Albani. Nel 2006, oltre al mantenimento delle stazioni già installate, ivi
compresa una stazione acque a Stromboli, la sezione conta di installare 2 nuove
stazioni di monitoraggio delle acque a 9 parametri e una nuova stazione di
monitoraggio gas nei suoli (radon e CO2 - comprensiva di parametri meteo) con
trasferimento dati su rete GSM. La tabella riepilogativa seguente mostra in dettaglio
gli interventi programmati ed i costi previsti, comprensivi delle attività di
campionamento discreto (falda, radon, CO2) quotate in precedenza :
Area
Etna
Panarea
Stromboli
Colli Albani **
2005
34000
52300
27000
140800
2006
5000
52500
22500
163800
26
Vesuvio
Totale
5000
259100
5000
248800
Delle cifre indicate, per anno, € 33.800 devono essere attribuititi alla Sezione di
Palermo che si occuperà di parte delle analisi chimiche delle acque e dei gas
campionati.
** Sarebbe opportuno anticipare al 2005 il budget per la realizzazione delle stazioni
acque a 9 parametri; in tal caso le richieste per il 2005 e per il 2006 diventerebbero
rispettivamente di € 200800 ed € 103800; i totali 2005 e 2006 ammonterebbero
rispettivamente a € 319100 ed € 188800.
Tabella del personale disponibile in mesi/uomo per il 2005
Sez. Palermo
Benedetto Badalamenti
Piero Bonfanti
Lorenzo Brusca
Lorenzo Calderone
Ester Gagliano Candela
Giorgio Capasso
Walter D’Alessandro
Fabio Di Gangi
Iole Serena Diliberto
Rocco Favara
Cinzia Federico
Salvatore Francofonte
Vincenzo Francofonte
Salvatore Giammanco
Gaetano Giudice
Fausto Grassa
Sergio Gurrieri
Salvatore Inguaggiato
Francesco Italiano
Manfredi Longo
Paolo Madonia
Roberto Maugeri
Antonio Paonita
Giovannella Pecoraino
Giuseppe Riccobono
Andrea Rizzo
M/U
6
9
9
6
2
5
10
6
8
2
7
2
4
8
7
6
9
4
3
9
7
7
7
10
3
4
Giuseppe Salerno
2
Giuseppe Sansone
4
Francesco Sortino
Giusy Volpicelli
Totale
6
2
174
Sez. Catania
Michael Burton
Tommaso Caltabiano
Filippo Murè
Nicola Bruno
Vicenza Longo
Domenico Condarelli
Totale
M/U
4
6
8
8
8
4
38
Sez. Roma I
Giorgio Caramanna
Maria Luisa Carapezza
Daniele Cinti
Domenico Condarelli
Giuseppe Di Stefano
Gianfranco Galli
Luca Pizzino
Francesco Pongetti
Fedora Quattrocchi
Nunzia Voltattorni
Totale
M/U
6
3
4
2
1
7
3
5
2
1
34
Sez. Napoli
La sezione di Napoli
dispone di
5 unità di personale
ricercatore
e 2 unità di personale
tecnico.
Totale
M/U
43
27
Esigenze particolari (2005)
Sezione Destinazione
Palermo
Napoli
Catania
Roma 1
Pers. I-III
Pers.
Tec.
4
2
Reti di monitoraggio Etna, Stromboli e Vulcano
Tecnico con esperienza alpinistico-speleologica
e tecnico elettronico.
3
Officina meccanica, laboratorio di Geofisica e
Geochimica e laboratorio Geochimica dei Fluidi
1
2
Pers. I-III
Pers.
Tec.
4
2
Totale
Esigenze particolari (2006)
Sezione Destinazione
Palermo
Napoli
Catania
Roma 1
Reti di monitoraggio Etna, Stromboli e Vulcano
Tecnico con esperienza alpinistico-speleologica
e tecnico elettronico.
3
Officina meccanica, laboratorio di Geofisica e
Geochimica e laboratorio Geochimica dei Fluidi
1
2
Totale
28
Allegato A
DESCRIZIONE DEI TIPI DI STAZIONE IN USO PRESSO LE VARIE SEDI
DELL’INGV
1. Gas fumarolici - La capacità riducente dei gas fumarolici è un parametro
proporzionale alla concentrazione dei gas riducenti in fumarola. Con la temperatura
è un importante indice del livello di attività e delle tendenze evolutive del sistema
vulcanico. Le sue variazioni, infatti, riflettono, proporzionalmente, variazioni della
componente magmatica nei fluidi emessi. Questa tipologia di misure viene
effettuata tramite sensori realizzati in proprio opportunamente corazzati per
resistere all’elevato grado di aggressività dell’ambiente fumarolico. La stazione per
la gestione dei sensori è stata progettata interamente presso i laboratori dell’Ente.
2. UV Scanner flusso di SO2 nel plume – Stazioni automatiche per il monitoraggio
continuo del flusso di SO2 in atmosfera.
3. Radiometro temperatura del plume – Stazione per la misura della temperatura
dei gas del pennacchio.
4. Sonda Rn-Barasol suoli - Sensore (o array di sensori) in grado di effettuare
misure in continuo della concentrazione di radon nel suolo. Installato in siti
selezionati tramite campagne, fornisce indicazioni interessanti del livello di attività
vulcanica.
5. Monitoraggio multiparametro di campi fumarolici - Array di sensori, gestiti da
una centralina di acquisizione, per la misura dei seguenti parametri: flusso termico
(gradienti di temperatura), concentrazione di Rn-CO2-H2, potenziale spontaneo,
parametri meteo, umidità del suolo e infiltrazione efficace. Questa tipologia di
stazione è stata installata sulla sommità dello Stromboli e verrà utilizzata per
valutare le variazioni temporali del flusso di massa e di energia.
6. Gradienti termici nei suoli - Stazione per il monitoraggio del flusso di energia
termica attraverso la misura dei gradienti di temperatura nel suolo. La stazione
trasmette dati su rete GSM ed è corredata con tre sensori di tipo Pt100 e 2 sensori
a termopila.
7. IR suoli - Stazione basata su un sensore IR termico per la stima dell’energia
termica rilasciata da apparati vulcanici. Trasmette su rete GSM e dispone di
funzioni di autocalibrazione.
8. Flussi CO2 suoli e parametri ambientali - Il flusso di CO2 è un parametro di
grande importanza per la valutazione sia del Gas Hazard che del livello di attività
vulcanica. Oltre alla misura del flusso di CO2 ed in alcuni casi anche del flusso di
CH4, le stazioni acquisiscono i parametri meteo e l’umidità del suolo. La frequenza
di acquisizione dei dati è generalmente oraria.
9. Flussi diffusi di CO2 - Stazione micrometeorologica per la misura delle tre
componenti del vettore vento tramite anemometro ultrasonico e della
concentrazione di CO2 ed H2O. La stazione elabora i dati localmente tramite il
modello basato sulle Eddy covariance.
10.Monitoraggio temperatura della falda - Stazioni in registrazione locale di
dimensioni estremamente contenute per il monitoraggio della temperatura
29
dell’acqua in pozzi. Queste stazioni vengono utilizzate per testare nuovi siti o
installate in pozzi in cui i proprietari non vogliono concedere l’autorizzazione per
l’installazione di stazione più complesse (che necessitano di pannelli fotovoltaici,
sensori esterni per la misura dei parametri meteo etc.).
11.Monitoraggio acque (4 parametri) - Le stazioni di monitoraggio della falda
(modello a 4 parametri) sono state progettate e sviluppane nei laboratori
dell’Ente. Esse sono in grado di monitorare la temperatura, il pH, la conducibilità
elettrica ed il livello freatico ed i principali parametri meteo. Le stazioni sono
caratterizzate da dimensioni e consumi molto contenuti in modo da poter essere
installate anche in siti non dedicati e non facilmente accessibili.
12.Monitoraggio acque (9 parametri) – Le stazioni di monitoraggio della falda
(modello a 9 parametri) sono state progettate e sviluppate nei laboratori dell’Ente.
Esse sono in grado di monitorare temperatura, pH, eH, conducibilità elettrica,
radon e CO2 disciolti, livello freatico ed i principali parametri meteo. La loro
versatilità consente l’impiego di nuove tipologie di sensori. Tali stazioni devono
essere installate in siti dedicati.
13. Autocampionatore per acque – Strumento in grado di prelevare campioni di
acqua ad intervalli di tempo programmabili per analisi isotopiche e di elementi
minori/maggiori.
14.
Monitoraggio parametri meteo – Stazione per il monitoraggio dei principali
parametri meteo.
30
TTC3 “Sorveglianza geodetica delle aree vulcaniche
attive”
Responsabile: G.Puglisi
31
32
1. Premessa
Nell’ambito della riorganizzazione della rete scientifica dell’Istituto Nazionale di
Geofisica e Vulcanologia, è stata messa in risalto la necessità di armonizzare le attività
di monitoraggio geodetico delle aree vulcaniche italiane. Questo fatto rappresenta una
chiara evidenza dell’importanza che riveste questo tipo di attività sia come approccio
scientifico allo studio della dinamica dei vulcani, sia come efficace strumento
d’indagine utile alla comprensione delle variazioni dello stato di attività dei vulcani
anche ai fini della riduzione della pericolosità vulcanica. In questo settore, l’attività
effettuata si basa su un’esperienza pluridecennale che i ricercatori e tecnici dell’INGV
hanno maturato nello studio delle aree vulcaniche e nel monitoraggio dei fenomeni di
crisi che hanno caratterizzato la storia recente dei nostri vulcani: dai fenomeni di
bradisismo dei Campi Flegrei, alle numerose eruzioni dell’Etna e dello Stromboli, ai
fenomeni di incremento dei flussi gassosi osservati a Vulcano e Panarea. A questo si
aggiunge la non trascurabile attività di ricerca condotta all’estero su molte delle
principali aree vulcaniche del mondo (Santorini, Rabaul, Melbourne, Nyiragongo, ecc.).
L’istituzione del TTC3 – Sorveglianza geodetica delle aree vulcaniche attive - offre
quindi l’occasione per procedere ad un’armonizzazione delle molteplici attività
geodetiche che si conducono sui vulcani italiani, anche in vista di un loro pieno
inserimento all’interno delle attività d’importanza strategica per l’Istituto. Va infatti
ricordato che, nonostante il crescente contributo fornito dalla geodesia al
monitoraggio ed alla comprensione dei fenomeni studiati, il settore geodetico s.l.
soffre ancora di un’inadeguatezza delle risorse umane e strumentali messe a sua
disposizione. Le reali potenzialità della geodesia richiedono invece il riconoscimento di
un nuovo ruolo all’interno dell’Istituto che ne valorizzi il contributo scientifico e
tecnologico, e ne favorisca il pieno inserimento anche all’interno delle attività di
Sorveglianza.
Questo documento rappresenta pertanto non solo un obbligo di tipo formale, derivante
da una precisa indicazione del Decreto 326, ma anche un necessario punto di partenza
per l’individuazione di quelle linee programmatiche che hanno come obiettivo finale
l’armonizzazione delle attività geodetiche ed il loro potenziamento sulle aree
vulcaniche italiane.
Il presente documento, in conformità a quanto indicato dall’Allegato n.3 del Decreto
326, è stato quindi strutturato in tre parti:
1. Stato dell’arte delle iniziative in ambito geodetico in corso all’INGV.
2. Proposte di iniziative coordinate da svilupparsi nel biennio 2005-2006 distinte in
Linee Guida Generali e Progetti 2005.
3. Analisi delle Risorse Umane con l’indicazione di esigenze particolari, inclusa la
Tabella con personale disponibile per il 2005.
Nel documento, specialmente nella seconda parte, sono anche riportati i riferimenti
con altri coordinamenti (TTC o SF), laddove è stato possibile individuare delle
trasversalità e sono state concordate disponibilità a condurre iniziative in comune con
i rispettivi responsabili.
2. Stato dell’Arte
I sistemi di monitoraggio geodetico sono presenti in tutte le aree vulcaniche attive
italiane; Colli Albani, Campi Flegrei, Vesuvio, Ischia, Isole Eolie, Etna e Pantelleria
(Figura 1). Tuttavia, non in tutte sono applicate le stesse tecniche di misura, poiché
33
per vincoli logistici o competenze specifiche della Sezione di riferimento, in ciascuna di
queste si è ritenuta idonea l’istallazione di un sistema piuttosto che di un altro.
Per motivi di aderenza alle indicazioni del Decreto 326, in questo capitolo le
informazioni riguardanti lo stato dell’arte sui sistemi osservativi geodetici attualmente
esistenti nelle aree vulcaniche italiane sono riportate in forma sintetica, anche con
l’ausilio di tabelle e figure. Per maggiori dettagli sulla distribuzione, tipologia,
evoluzione e problematiche in genere legate alle differenti tecniche o attività collaterali
utili al corretto utilizzo dei dati geodetici si rinvia agli Allegati a questo Documento
dove ciascuna tecnica o metodo di analisi utilizzato è descritto nel dettaglio e dove
sono riportate anche delle tabelle dettagliate per tutte le reti esistenti.
In Tabella 1 sono riassunte le informazioni relative ai sistemi osservativi geodetici
esistenti sui vulcani italiani, distinti in Reti Discrete, Reti Permanenti, Sistemi di
Telerilevamento e dati complementari. Le reti di misura “discrete” sono quelle che
vengono periodicamente misurate al fine di estrarre, per confronto con le precedenti
misure, i parametri geodetici significativi (per i dettagli su queste reti si veda
l’Allegato 3). Le reti di stazioni permanenti di misura dei parametri geodetici
forniscono invece in modo continuo dati che sono trasmessi alle Sezioni dell’INGV o –
in pochi casi - acquisiti in loco (per i dettagli su queste Stazioni si veda l’Allegato 3).
Nel corso dell’ultimo decennio alcune tecniche di telerilevamento si sono affiancate
sempre più strettamente a quelle geodetiche con le quali oggi rappresentano un unico
sistema multiparametrico e multidiciplinare per il rilevamento delle deformazioni del
suolo. In ultimo, per completezza, sono anche riportate le informazioni su quei sistemi
che forniscono dati complementari, in genere utilizzati per la correzione di dati
geodetici (per i dettagli si veda l’Allegato 1.9).
Nella Figura 1, è riportata la distribuzione geografica dei diversi sistemi osservativi,
divisi per ciascuna area vulcanica monitorata.
34
Figura 1: Distribuzione geografica delle reti di monitoraggio geodetiche nella
aree vulcaniche italiane
Nelle linee generali, lo schema dei sistemi di monitoraggio geodetico sulle aree
vulcaniche può essere sintetizzato nel seguente modo. Le reti permanenti
rappresentano la struttura portante (l’ossatura o backbone, utilizzando un termine
spesso adottato in letteratura) a maglia larga, cui si appoggiano le reti discrete, che
permettono un dettaglio spaziale molto maggiore. I sistemi di telerilevamento
aggiungono un indispensabile dettaglio areale non raggiungibile con le sole reti
discrete. Questa duplice possibilità di seguire l’evoluzione temporale del campo di
deformazioni (con le reti permanenti) e di dettagliarlo arealmente (con le reti discrete
ed i sistemi di telerilevamento) è molto utile nel monitoraggio delle aree vulcaniche in
cui i gradienti del campo deformativo sono estremamente variabili a causa delle
differenti possibili profondità, geometrie e dinamiche delle sorgenti.
L’insieme dei dati forniti dai sistemi osservativi delle deformazioni del suolo viene
analizzato sia per proporre modelli geofisici interpretavi dei fenomeni osservati, sia
per fornire risposte affidabili a richieste contingenti che possono venire dal sistema di
Protezione Civile in occasione di particolari eventi, sia ancora per suggerire
miglioramenti (metodologici, strumentali, di geometria) agli stessi sistemi osservativi.
Nel corso degli ultimi decenni i ricercatori dell’Istituto hanno affinato le proprie
capacità di analisi di questi dati, proponendo modelli interpretativi dei principali eventi
verificatisi nelle aree vulcaniche attive. Il fenomeno di bradisismo dei Campi Flegrei,
ad esempio, è stato lo spunto per condurre numerosi studi, che da una parte hanno
permesso di studiare nel dettaglio e modellare i principali fenomeni deformativi
avvenuti e dall’altro hanno messo in luce il ruolo importante delle strutture nella
“modulazione” del campo di deformazione. Lo studio delle numerose eruzioni etnee ha
permesso di investigare sul complesso sistema di alimentazione di questo vulcano e
sul suo particolare assetto strutturale. Lo studio dei dati di deformazione del suolo
nell’area eoliana ha permesso di chiarire i rapporti delle attività osservate al Cratere
della Fossa di Vulcano con la dinamica regionale. A Pantelleria i dati di deformazione
del suolo sono stati gli unici che hanno permesso di fornire un quadro vulcanotettonico affidabile di quest’interessante area vulcanica attiva.
Affianco ed a seguito di questi lavori di analisi di deformazioni del suolo relativi a
specifici aspetti dell’attività vulcanica degli ultimi decenni, è stato svolto un notevole
lavoro in ambito metodologico che ha portato, ad esempio, a proporre alcuni
interessanti modelli relativi alla stima del campo di deformazione dovuto a sorgenti
cilindriche (sia aperte che chiuse), all’interazione tra strutture planari e sorgenti di
pressione a simmetria assiale ed al ruolo dei fluidi nell’evoluzione temporale del
campo di sforzo in aree vulcaniche soggette a fenomeni di “riattivazione”.
3. Pianificazione 2005-2006
Il mandato del TTC3 è di omogeneizzare, sviluppare organicamente, razionalizzare ed
armonizzare i dispositivi osservativi e, più in generale, l’intero sistema di monitoraggio
geodetico per tutti i vulcani italiani.
Nell’ambito di quest’obiettivo generale, si procederà quindi alla stesura di una
pianificazione delle attività per il biennio 2005-2006, procedendo prima alla
descrizione delle linee programmatiche generali, nelle diverse tematiche di
rilevamento ed ambiti operativi, attraverso le quali si potrà poi giungere
all’individuazione di una progettazione esecutiva del 2005, quest’ultima distinta
per aree geografiche o attività trasversali omogenee.
35
3.1. Linee programmatiche per il biennio 2005-2006
Per il biennio 2005-2006 le attività sui sistemi osservativi si indirizzeranno lungo due
principali linee:
- mantenimento di quelli esistenti
- potenziamento ed innovazione dei sistemi osservativi, inclusa la ristrutturazione
di alcuni di quelli esistenti
Il mantenimento è finalizzato a garantire il corretto funzionamento di tutti quei
dispositivi che hanno dato prova di fornire dati utili al monitoraggio delle aree in cui
essi sono istallati; viene qui considerata attività di mantenimento anche la
prosecuzione di sperimentazioni o di implementazione di nuovi sistemi nei casi in cui
nel corso dell’ultimo anno sono state avviate attività di test o di ristrutturazione e
potenziamento, che si trovano oggi in fase già avanzata. Nel caso delle attività di
mantenimento, non vi sono particolari linee programmatiche da indicare se non quella
di un migliore coordinamento logistico ed operativo tra le diverse Sezioni, in quei casi
in cui è possibile condurre queste attività in modo sinergico. Di questo si dettaglierà in
fase di progettazione esecutiva 2005.
Le attività di potenziamento e ristrutturazione, invece, sono finalizzate ad avviare
quella fase di “ottimizzazione e/o omogeneizzazione” richiesta nel mandato del TTC3,
specialmente in quei settori operativi dove ciò consentirebbe una massimizzazione del
risultato. Per cui in seguito si daranno alcune indicazioni sulle linee portanti del
potenziamento necessario per ciascuna tecnica o settore di attività.
36
3.1.1. Reti geodetiche Terrestri (Livellazioni, EDM e Stazioni Totali)
In quest’ambito si prevede di attuare sia delle ristrutturazioni sia dei potenziamenti.
La ristrutturazione sarà fatta in vista di una piena integrazione di queste tecniche con
il GPS. La tecnica satellitare, infatti, pur estremamente versatile, non soddisfa tutte le
esigenze di monitoraggio e di studio delle aree vulcaniche. Per questo si ritiene
opportuno che le tecniche terrestri siano utilizzate laddove quelle satellitari non sono
in grado di fornire dati, sia per difficoltà logistiche ed operative, sia per la dinamica dei
fenomeni da rilevare, inferiore ai limiti di risoluzione del GPS. Quest’obiettivo è reso
possibile anche dalla disponibilità di strumenti di calcolo capaci d’integrare in modo
completo le reti geodetiche, qualunque sia la tecnica di misura adottata.
In conformità alla linea guida appena descritta, si procederà ad una ristrutturazione
delle reti EDM dell’Etna. Questa prevede la progressiva sostituzione delle tecniche
terrestri con quella GPS, laddove possibile, e la introduzione delle Stazioni Totali,
come strumento di misura terrestre in aree particolari, per acquisire dati
tridimensionali di posizione, congruenti con quelli GPS. Le aree saranno scelte tra
quelle a maggiore dinamica, significative dal punto di vista della pericolosità vulcanica
e non monitorabili con il GPS per limiti operativi o di rapporto costo/beneficio. Inoltre,
si proseguirà e potenzierà l’esperienza basata sull’uso di Stazioni Totali Robotizzate
analoghe a quella istallata a Stromboli nel monitoraggio dei movimenti nella Sciara del
Fuoco (Sistema TheodoROS); si prevede di duplicare il sistema TheodoROS sul fianco
meridionale della Sciara del Fuoco e di avviare simili iniziative nell’area napoletana, in
alcuni settori dei Campi Flegrei e del Vesuvio.
Differentemente dalle misure EDM, quelle di livellazione hanno precisioni decisamene
superiori alle misure GPS, risultando pertanto lo strumento idoneo al rilevamento di
deformazioni verticali con bassi ratei ad esempio come il bradisismo flegreo o i
movimenti dei Colli Albani. Si prevede pertanto che questa tecnica, pur richiedendo
interventi minori sulla configurazione di alcune reti e di aggiornamento della
strumentazione, si integri sempre di più all’interno dei sistemi osservativi,
rappresentando anche un potente strumento di validazione. Si provvederà inoltre ad
un’ottimizzazione degli interventi al fine di renderli compatibili con le risorse disponibili
e con le dinamiche da monitorare.
3.1.2. Reti di Geodesia Satellitare
-
Potenziamento reti CGPS
o Implementazione di nuove reti/stazioni. Sebbene le reti CGPS adesso esistenti
sulle aree vulcaniche abbiano dato prova di efficacia nel corso delle recenti
emergenze, per soddisfare le esigenze di monitoraggio in modo completo è
necessario provvedere ad alcuni potenziamenti nella loro configurazione (p.e.
nel fianco orientale dell’Etna e nel settore N e NE dell’area napoletana) o
all’istituzione di nuove reti non ancora monitorate con stazioni CGPS (p.e. Colli
Albani).
o Coordinamento con la Rete GPS nazionale. Nel Triennio in corso l’INGV prevede
la messa in opera di una rete nazionale di stazioni CGPS, il cui coordinamento è
previsto nell’ambito del TTC6. La realizzazione di questo progetto viene svolto
con la piena partecipazione delle stesse Sezioni coordinate nel TTC3 le quali,
pertanto, prevedono di mettere a comune con la Rete Nazionale un gruppo di
stazioni appartenenti alle reti permanenti di monitoraggio delle aree vulcaniche.
Ciò porterà al duplice beneficio di ottimizzare le risorse interne dell’ente e di
avere a disposizione una rete inquadrata in un unico sistema di riferimento.
o Monitoraggio GPS in real-time. I buoni risultati ottenuti dall’implementazione
dei sistemi CGPS in real-time nel corso degli ultimi anni, spingono ad una
maggiore diffusione di questa tecnica in ambito vulcanico, dove essa è
37
particolarmente idonea per seguire campi deformativi in rapida evoluzione (p.e.
a causa di intrusioni). Oltre al completamento della rete in real-time all’Etna, si
prevede l’implementazione di sistemi analoghi sulla rete di Lipari-Vulcano e
nell’area napoletana. Infine, si procederà alla sperimentazione tecnologica
indirizzata sia verso sistemi HW a basso costo e basso consumo, per condizioni
logistiche particolarmente impegnative (p.e. Stromboli), sia al superamento di
limiti esistenti nelle attuali stazioni (recupero delle informazioni perse durante la
trasmissione in real-time con sistemi tipo telemetry-buffer).
o Adeguamento ed aggiornamento procedure di analisi. Anche in vista del
coordinamento con la Rete Nazionale, si prevede un continuo aggiornamento
delle procedure di analisi, per omogeneizzare i sistemi; in quest’ambito si
approfondiranno anche le competenze per l’utilizzo del GPS come strumento di
indagine per studiare gli effetti atmosferici con lo scopo di evidenziare le
eterogeneità troposferiche che possono perturbare i dati geodetici o di
interferometria SAR.
- Potenziamento Reti Discrete.
o A seguito dell’adeguamento tecnologico e/o della configurazione delle reti CGPS
e/o della ristrutturazione di quelle terrestri, alcune reti geodetiche discrete
richiederanno una ottimizzazione (geometrie e tecniche di rilevamento). Nel
dettaglio si prevede di apportare modifiche nella configurazione delle reti e di
inserire la tecnica di rilevamento “stop-and-go” come metodo di rilevamento
veloce nell’area napoletana.
- Reti Mobili.
o L’idea della rete mobile GPS mira a soddisfare un sistema altamente
automatizzato che sia di rapida e facile installazione. Questo sistema va inteso
sia come integrazione di reti GPS già esistenti, in aree ove si reputasse
necessario aumentare rapidamente la densità di campionamento, sia come
pronto intervento per l’acquisizione di dati che permettano di seguire
l’evoluzione di un improvviso fenomeno deformativo in aree sprovviste di
adeguati sistemi di monitoraggio. L’attuale evoluzione delle tecnologie dei
sistemi GPS, permette di raggiungere gli obiettivi sopra individuati. In sintesi, le
caratteristiche principali di una rete GPS mobile devono essere a) l’acquisizione
del dato con frequenze variabili, anche molto elevate, b) la trasmissione dei dati
a centri di raccolta ed elaborazione, posti a qualunque distanza, con latenze il
più possibile limitate, c) la possibilità di elaborazione remota dei dati acquisiti,
d) la capacità di integrarsi pienamente con sistemi di monitoraggio già esistenti
nell’area ed e) la possibilità di fornire supporto ad attività di rilevamenti
speditivi condotti per altri scopi (p.e. geologici, geofisici, ecc.).
3.1.3. Reti Clinometriche e di misura diretta dello Strain
Per quanto concerne le reti clinometriche, il potenziamento sarà prevalentemente
rivolto al completamento delle reti per renderle idonee al rilevamento delle principali
caratteristiche delle rispettive dinamiche. L’obiettivo è quello di adeguare il sistema di
monitoraggio alle dimensioni delle aree controllate e dotare di stazioni clinometriche le
aree vulcaniche attualmente scoperte (p.e. Ischia, Colli Albani, alcuni settori dell’Etna
e delle isole Eolie), prevedendo la realizzazione di nuove stazioni. Si prevede di
estendere ad altre aree la sperimentazione di sensori a lunga base, simili a quello oggi
esistente presso l’Osservatorio di Pizzi Deneri (Etna), i quali presentano numerosi
vantaggi rispetto ai sensori elettronici (p.e. maggiore stabilità, minore rumorosità,
capacità di rilevare un’informazione su una base lunga anziché puntuale, ecc.). Oltre a
curare gli aspetti sensoristici, sarà completato l’adeguamento dei sistemi di
trasmissione dei dati.
Sull’Etna si continuerà la sperimentazione dei sensori estensimetrici su fratture attive
la cui dinamica è ritenute sintomatiche di quella del vulcano.
38
Relativamente ai dilatometri da pozzo (cfr. A.1.7) per il prossimo biennio si intende
completare la messa a punto dell’attrezzatura per la trasmissione del dato sulle
stazioni già operative nell’area napoletana ed avviare l’istallazione di un dilatometro a
Panarea e due a Stromboli (nell’ambito di progetti DPC). Tale tecnica rientra nel
coordinamento del SF13 (Metodologie e strumenti innovativi per la sismologia) in
collaborazione con il TTC3.
3.1.4. Reti Mareometriche
Nel prossimo biennio è previsto il completamento della rete mareometrica dell’area
campana con la messa in funzione di stazioni, complete di sistema di controllo remoto
ed acquisizione automatica.
Si ritiene necessario che l’esperienza acquisita per l’area vulcanica campana sia
trasferita anche nelle altre aree vulcaniche italiane, che sono già sede di reti di
monitoraggio da parte dell’INGV, quali le Isole Eolie e Pantelleria. Pertanto si propone
l’installazione di stazioni mareometriche sulle isole Eolie e su alcuni siti della costa
calabra e siciliana. Questo consentirà sia di migliorare lo studio ed il monitoraggio
delle aree in esame, sia di potenziare le capacità di rilevamento di eventi di tsunami
da parte dei sistemi osservativi dell’istituto, in un’area, quale quella del basso Tirreno,
che anche recentemente si è confermata di particolare interesse per questo tipo di
fenomeni.
Si intende avviare uno studio di fattibilità sull’utilizzazione di un sensore di misura del
livello del mare da fondo (50-350 m di profondità) che non venga influenzato dagli
effetti dalla morfologia della linea di costa e dai rumori superficiali; un sensore da
fondo di questo tipo non dovrebbe essere influenzato da questi effetti ed, inoltre, non
presenterebbe problemi di saturazione nel caso di onde anomale di notevole ampiezza
(tsunami). Sarà anche avviato uno studio di fattibilità per la trasmissione satellitare
dei dati.
Nell’ottica di una ottimizzazione del sistema di monitoraggio mareometrico si
valuteranno collaborazioni di scambio dati con altri enti (p.e. Istituto Idrografico della
Marina, Servizio mareografico APAT), anche al fine di recuperare serie storiche di dati
mareografici per l’analisi delle deformazioni del suolo a lungo periodo.
3.1.5. Interferometria SAR
Gli ultimi anni hanno mostrato che l’Interferometria SAR, pur nei limiti imposti dagli
effetti geometrici, dalla coerenza spaziale e dell’intervallo temporale consentito dalle
attuali missioni spaziali, è una tecnica valida per il rilevamento delle deformazioni del
suolo. Le numerose applicazioni per lo studio della dinamica dei vulcani, confermano
la complementarità di questa tecnica con quelle utilizzate abitualmente nel
monitoraggio geodetico.
Nell’ambito di un graduale inserimento dell’Interferometria SAR nell’ambito de
monitoraggio geodetico sui vulcani, si prevede di muoversi lungo le seguenti linee di
sviluppo.
Standardizzare e potenziare le procedure di produzione interna dei dati
interferometrici integrandole maggiormente nei sistemi di monitoraggio al fine di
ottimizzare gli obiettivi delle indagini, il livello di analisi ed i tempi di reazione.
S’intende sviluppare l’organizzazione del monitoraggio e gli strumenti di analisi
anche mettendo a punto strumenti avanzati di “ricognizione” automatica o semiautomatica delle immagini, al fine di potere utilizzare l’interferometria SAR come
sistema di “early warning” in assenza o carenza di altre informazioni (p.e. su aree
poco coperte da altre reti; in condizioni di scarsa accessibilità dei luoghi, ecc.).
Definizione ed organizzazione di un archivio di dati interferometrici relativi a
tutti i vulcani italiani. Attualmente le diverse Sezioni dispongono già di un discreto
numero di dati SAR (in genere ERS1, ERS2 ed ENVISAT) che sono stati acquisiti
39
-
-
nell’ambito dei numerosi progetti a cui i ricercatori hanno partecipato nel corso di
quest’ultimo decennio. Questo tipo di acquisizione dei dati non è efficiente se va
inserito all’interno di un sistema di monitoraggio che deve necessariamente
prescindere dall’esistenza o meno di specifici progetti. In coordinamento con l’SF 7
è quindi necessario strutturare rapporti con le Agenzie Spaziali in modo da rendere
veloce ed efficiente il flusso dei dati verso l’INGV.
Strutturazione delle collaborazioni esterne all’Ente. Al fine di raggiungere gli
obiettivi di monitoraggio sui vulcani, considerato l’elevato contenuto tecnologico
della tecnica SAR e che specifiche ed elevate competenze utili ai fini del
monitoraggio sono presenti al di fuori dell’INGV, si ritiene utile per l’istituto
sviluppare forme di collaborazione con tali strutture esterne per specifiche
applicazioni e/o sviluppo di altri tipi di post-processamento come già fatto
recentemente per le tecniche PS e SBAS, rispettivamente con il POLIMI ed l’IREACNR.
Ground-based interferometry. I buoni risultati ottenuti dall’applicazione di
questa tecnica di telerilevamento durante l’emergenza di Stromboli, portano a
promuovere iniziative volte al proseguimento della sperimentazione di misure
interferometriche con il SAR da terra su aree selezionate di particolare interesse
(p.e. la Forgia di Vulcano) ed a un loro completo inserimento nell’ambito dei
sistemi di monitoraggio delle deformazioni del suolo.
3.1.6. Sistemi informatici e di calcolo
L’obiettivo generale di questo tipo di attività sarà quello di organizzare un Sistema
Informatico di gestione comune di dati e risorse, che si intende sviluppare in sinergia
con le attività del TTC9.
Le linee di sviluppo di tale sistema nel prossimo futuro sono schematizzabili nei
seguenti punti.
−
Servizio di Secure Information Sharing. Si propone lo sviluppo di un sistema di
secure information sharing (condivisione di file, dati, monografie, ecc.) fra le varie
sezioni interessate, finalizzato all’implementazione di una banca dati geodetici
web-based, che consenta la gestione sia delle informazioni monografiche dei siti di
misura che dei file dei dati attraverso pagine HTML dinamiche.
−
Clustering dei servizi applicativi (JBOSS). Creazione di una un struttura
composta da più nodi, per le diverse sedi INGV, connessi fra loro in vario modo
(internet, VPN), per dar vita ad una unica entità (web integrato) con risorse
ridondanti e replicate allo scopo di "tollerare" un eventuale guasto/arresto di un
nodo. Il sistema attualmente operativo presso l’Osservatorio Vesuviano che sarà
utilizzato come base di sviluppo, è stato implementato in ambiente JBOSS, che
supporta tali funzionalità di clustering ed alcuni servizi (Auto Discovery e
configurazione dinamica automatica, meccanismi di Fault Tolerance e Load
Balancing, Replica delle sessioni http, ecc):
−
Architettura RDBMS distribuita e GRID Computing. Realizzazione di
un’architettura distribuita del database consistente nell’istallazione di repliche del
database nelle diverse sedi INGV creando un insieme di database fisici visti
(autonomi tra loro) come un unico database logico. Il grid computing, consente
l'uso coordinato di una grande quantità di server e unità di archiviazione che
agiscono come se si trattasse di un unico computer. La potenza di elaborazione è
disponibile in base alle reali necessità degli utenti. Questa attività sarà svolta in
coordinamento con il TTC9.
−
Portabilità su palmari/cellulari. Il sistema sperimentato presso l’Osservatorio
Vesuviano, si basa su una architettura di tipo MVC (Model View Controller) che
consente una separazione tra elaborazione, dati ed interfaccia. Con queste
premesse si intende realizzare interfacce ad hoc per Palmari/cellulari con la
40
−
realizzazione di menu di navigazione ed interfacce tipiche dei dispositivi
embedded.
Archiviazione elementi geodetici. Gli strumenti sopra descritti consentiranno
l’archiviazione informatizzata degli elementi geodetici (p.e. schede monografiche
delle stazioni) gestibile anche in ambiente GIS. Tale attività sarà svolta concordata
con le atre attività coordinate in altri TTC/SF.
3.1.7. Attività di Sorveglianza
Gli ultimi decenni hanno dimostrato che le tecniche geodetiche sono di grande utilità
nella capacità di rilevare con tempismo e precisione segnali relativi alle intrusioni
magmatiche ed all’apertura e riattivazione di apparati eruttivi, nonché al monitoraggio
della dinamica di strutture connesse alla dinamica degli apparati vulcanici (faglie,
frane, ecc.). I risultati acquisiti nel corso delle numerose emergenze vulcaniche degli
ultimi anni hanno sempre confermato l’importanza – spesso fondamentale, come
dimostra l’esperienza del monitoraggio della Sciara del Fuoco - dell’apporto
dell’informazione geodetica nel sistema di sorveglianza. Tuttavia, le iniziative
geodetiche nell’ambito della Sorveglianza hanno sempre dovuto scontrarsi con una
costante limitazione delle risorse umane disponibili che in definitiva hanno portato ad
una marginalizzazione delle attività geodetiche nell’ambito di quelle della
Sorveglianza.
In vista di un sostanzioso potenziamento ed ottimizzazione delle risorse umane
disponibili, il TTC3 intende pianificare un percorso che porti la geodesia alla piena
integrazione nel sistema di Sorveglianza Vulcanica dell’INGV.
Le linee guida che si intende seguire sono le seguenti:
−
Prodotti in condizioni ordinarie. I sistemi osservativi geodetici forniscono dati sia
continui sia discreti che vanno adeguatamente interpretati al fine di rilevare
eventuali variazioni nello stile deformativo, sintomatiche di variazioni dello stato
del vulcano. Quest’interpretazione, nel caso di un sistema di Sorveglianza, deve
essere fatta con strumenti idonei, che privilegino la semplicità operativa alla
complessità interpretativa, quest’ultima certamente utile nell’ambito della ricerca,
ma talvolta poco applicabile nell’ambito della Sorveglianza. Questi strumenti
certamente fanno già parte del patrimonio culturale del monitoraggio geodetico sui
vulcani, ma richiedono una fase di studio ed ottimizzazione per renderli
pienamente operativi per un uso sia di base (p.e. inserimento di segnali utili in un
Sala Operativa), sia specialistico (p.e. per una valutazione dei dati da parte di
personale geodetico esperto). In quest’ambito si inserisce anche un’attività volta
alla definizione dei livelli di allerta nelle diverse reti osservative esistenti.
−
Tipologia degli interventi in fase d’emergenza. Le emergenze vulcaniche vissute
negli ultimi decenni insegnano che un’esigenza basilare è quella della rapidità, il
che impone una pianificazione degli interventi che tenga conto delle possibili
tipologie dell’evento, dell’esistenza o meno di reti di monitoraggio, delle
caratteristiche strumentali dei sistemi utilizzati, ecc.. La versatilità delle tecniche
geodetiche e l’esperienza maturata nel corso delle recenti crisi, consentono di
adattarsi alle diverse condizioni operative che un’emergenza impone ed a
pianificare le soluzioni più idonee. Nella pianificazione va anche valutata la
possibilità offerta dall’Interferometria SAR, il cui uso in fase di emergenza è
previsto all’interno di specifici accordi internazionali (p.e. International CharterSpace and Major Disasters).
−
Prodotti in fase d’emergenza. La minore disponibilità di tempo unita alla
maggiore disponibilità di dati, impone che le fasi di emergenza prevedano una
efficace ed efficiente pianificazione delle attività di analisi dei dati geodetici al fine
di fornire prodotti realmente utili ai fini del sistema di Sorveglianza Vulcanica
dell’INGV. Tali prodotti potranno essere anche il risultato di un livello avanzato di
41
analisi purché essi siano in grado di soddisfare le esigenze di rapidità e “sicurezza”
necessarie in condizioni di crisi.
3.2. Progetti Esecutivi 2005
L’applicazione delle linee programmatiche descritte nel capitolo 3.1, danno luogo ad
una serie di progetti esecutivi, nelle singole aree vulcaniche ed in specifici ambiti
operativi, che sono descritti di seguito e che nel loro complesso rappresentano la
programmazione esecutiva delle attività di monitoraggio geodetico sui vulcani per il
2005.
Ovviamente la programmazione indicata di seguito potrà essere attuata in assenza di
emergenze vulcaniche; nel caso in cui durante il 2005 si dovesse verificare una crisi
su una (o più) area vulcanica la pianificazione di seguito indicata potrà subire delle
modifiche, anche sostanziali.
I principali risultati attesi dalla programmazione prevista sono i seguenti:
•
Stima della distribuzione spaziale e temporale e della deformazione e del campo
di velocità 3-D dei diversi complessi vulcanici.
•
Modellazione delle sorgenti deformative.
•
Sviluppo di infrastrutture innovative per il monitoraggio (p.es., Sistemi
Informatici, reti mobili).
•
Supporto per le attività di sorveglianza dell’Istituto.
•
DEM ad alta risoluzione.
3.2.1. Progetto Colli Albani
Interventi di Potenziamento
Istallazione di tre stazioni CGPS nell’area di massima deformazione, già
evidenziata dai risultati della di livellazione e da quelli dell’Interferometria SAR.
Ristrutturazione con nuovi monumenti della rete discreta GPS, incrementando il
numero di capisaldi per aumentare il dettaglio in aree di maggiore deformazione
(p.e. area di Nemi ed Albano); in questa fase di potenziamento si cercherà di
rendere alcuni capisaldi idonei ad un uso di rete semi-permanente in caso di
emergenza.
Realizzazione di un DEM ad alta risoluzione di base dei fondali dei laghi di
Albano e Nemi, per future indagini differenziali.
Interventi di Mantenimento
Ripetizione della misura della rete GPS
Adeguamento del parco strumentale e delle risorse informatiche (HW/SW)
Analisi dei dati interferometrici SAR.
3.2.2. Progetto Area Napoletana
Le reti altimetriche esistenti nell’area saranno adeguate per una migliore
definizione del campo di spostamento verticale, al fine di coprire alcuni settori
attualmente non sufficientemente investigati (p.e. zona NW dell’area flegrea e
settentrionale dell’area vesuviana).
Installazione di tre stazioni clinometriche nell’area, attrezzate con sensori da
pozzo, complete di sistema trasmissione dati via linea telefonica e/o radiomodem (Ischia a Vesuvio).
Messa in funzione di 5 stazioni GPS permanenti al fine di migliorare la
configurazione attuale, estendendosi anche in zone ai margini dell’area vulcanica
attiva, caratterizzate da uno strain-rate relativamente più basso.
42
-
-
In merito all’elaborazione automatica dei dati GPS nel 2005 si intende
sviluppare nuovi sistemi di elaborazione da applicare in caso di dinamica veloce
rilevata su tutta o parte della rete (p.e. in real -time).
Nel settore mareometrico, sulla base dei risultati di una ricerca di siti già
avviata per il completamento della rete anche in aree adiacenti a quelle
vulcaniche, s’intende installare 3 stazioni, attrezzate con sensori per la misura di
diversi parametri meteorologici (velocità del vento, pressione ed umidità
dell’aria, temperatura dell’aria e dell’acqua) e di utilità per la correzione del
segnale mareometrico..
Completa ristrutturazione della stazione meteo nell’area vesuviana, per meglio
individuare sorgenti di disturbo nei dati geodetici.
Effettuare una ricerca nell’area vesuviana per l’individuazione di un sito idoneo
(sia da un punto di vista logistico che vulcanologico) ad ospitare una Stazione
Totale Automatica.
Manutenzione delle reti discrete (livellazione e GPS);
Esecuzione di una misura sull’intera rete di livellazione dei Campi Flegrei ed una
breve su due circuiti di controllo individuati in zone significative dei Campi Flegrei
e del Vesuvio;
Manutenzione dei siti delle stazioni permanenti (GPS, clinometria, mareografia
ed idrometria), della relativa strumentazione e dei sistemi di trasmissione.
Proseguire la sperimentazione di indagini GPS in modalità stop and go (sia con
singola reference station che in configurazione MultiRef, se possibile) nell’area
flegrea ai fini del controllo delle deformazioni del suolo, anche lungo percorsi
utilizzati anche dalla livellazione di precisione.
Analisi sistematica dei dati interferometrici SAR.
3.2.3. Progetto Eolie
In considerazione della realtà geografica e geodinamica dell’arcipelago delle Eolie, la
pianificazione sarà organizzata con due obiettivi, a) quello riguardante lo studio della
dinamica a scala dell’arcipelago e b) quello relativo al monitoraggio di singole isole di
interesse prioritario.
Interventi di Potenziamento a scala dell’Arcipelago
Istallazione di 3 nuove stazioni CGPS, anche in collaborazione con altre
iniziative coordinate (p.e. TTC6 e CESIS) per coprire completamente tutte le
isole.
In considerazione della necessità di monitorare le deformazioni crostali tra le
isole dell’arcipelago, di collegare le reti altimetriche esistenti su alcune di esse, e
di rilevare fenomeni a rapida evoluzione come gli tsunami, si prevede
l’istallazione di 3 stazioni mareometriche complete del sistema di controllo
remoto ed avviare lo sviluppo degli opportuni metodi di analisi (Vulcano,
Panarea, Stromboli);
Per il 2005 è prevista un’analisi integrata dei dati delle reti misurate nel corso
del 2003 e 2004 dalle diverse Sezioni, con quelli già disponibili dalle stazioni
permanenti presenti nell’area, al fine di ampliare le conoscenze sul rapporto
esistente tra geodinamica del Bacino Tirrenico, sismogenesi dell’Arco Calabro e
vulcanismo attivo eoliano.
Interventi Mantenimento a scala dell’Arcipelago
43
-
Si prevede anche la ripetizione della misura sull’intera rete GPS discreta in
concomitanza con gli interventi sulla rete GPS di Lipari-Vulcano.
Interventi di Potenziamento su singole isole
Stromboli
o Istallazione di una nuova stazione totale automatica (TheodoROS2) per il
monitoraggio dei movimenti della porzione meridionale della Sciara del Fuoco.
o Istallazione di una stazione CGPS in real-time nell’area sommitale per
potenziare le capacità di rilevamento di movimenti legati ad eventuali
fenomeni di instabilità dell’area craterica.
Panarea
o Istallazione di una nuova stazione CGPS su Basiluzzo per completare a NE la
rete permanente, racchiudendo un’area su cui la rete discreta ha rilevato
deformazioni significative nello scorso anno.
Lipari
o Istallazione di una nuova stazione CGPS nell’area di Monte S. Angelo per
migliorare il monitoraggio dei movimenti delle strutture con trend regionali
sull’isola.
Vulcano
o Istallazione di tre nuove stazioni CGPS nelle aree del Cratere della Fossa, Roia
e Piano per potenziare le capacità di rilevamento dei movimenti dell’area
craterica e meglio definire il sistema di riferimento.
Interventi di Mantenimento su singole isole
Stromboli
o Mantenimento delle reti CGPS, inclusa l’ultimazione della fase di istallazione
del sistema di trasmissione ed elaborazione in real-time.
o Mantenimento delle reti clinometriche, inclusa la re-installazione del sensore
alla stazione di Labronzo.
o Mantenimento ed aggiornamento del sistema TheodoROS.
Panarea
o Ripetizione delle misure GPS sulla rete discreta.
o Mantenimento delle reti CGPS
Lipari e Vulcano
o Mantenimento delle reti CGPS, incluso il completamento del sistema di
trasmissione ed elaborazione in real-time.
o Mantenimento delle reti Clinometriche a Vulcano, inclusa la re-installazione del
sensore alla stazione Roia 3.
o Ripetizione delle misure della linea di livellazione di Vulcano e delle reti
discrete di Lipari-Vulcano (GPS), Vulcano Nord (GPS) e Forgia (Stazione
Totale), .
3.2.4. Progetto Etna
Istallazione di due nuove stazioni CGPS, nel settore nord-orientale del vulcano e
riposizionamento di una terza nel basso versante orientale del vulcano, oggi in
prova nell’area di S. Leonardello; questi interventi potenzieranno il dettaglio
areale sulla dinamica continua del fianco orientale del vulcano, attualmente
possibile solo mediante le campagne discrete.
Istallazione di due nuove stazioni clinometriche, rispettivamente sul versante
meridionale e nord-orientale del vulcano; seguendo lo stesso indirizzo delle reti
CGPS, sopra indicato, i nuovi dispositivi miglioreranno l’informazione sul quadro
deformativo del settore orientale del vulcano.
44
-
Per il 2005 è previsto l’avvio della ristrutturazione di tutti i sistemi osservativi
basati su campagne periodiche che avrà il duplice obiettivo di ottimizzare le
attività sul terreno, ed incrementare il già il buon dettaglio areale oggi esistente.
In pratica le attuali reti EDM saranno gradualmente sostituite, mediante un
adeguamento della configurazione della rete GPS; questo si realizzerà con nuovi
vertici, posti in condizioni logistiche più favorevoli, che ne consentiranno una più
rapida ed efficiente misura. In questa fase di potenziamento si cercherà di
realizzare alcuni siti idonei ad un uso di rete semipermanente in caso di
emergenza. A questa modifica della rete GPS si affiancherà l’istallazione di nuove
reti che saranno misurate con tecniche di geodesia terrestre (Stazioni Totali) più
idonee al rilevamento di aree di difficile accesso, oggi non monitorate (p.e. quelle
dell’alta Valle del Bove).
Si prevede la misura della rete GPS, nella nuova configurazione.
Si prevede la parziale misura delle reti EDM di cui non si sarà ultimata la
ristrutturazione entro il 2005 (rete Etna sud-ovest).
Si prevede l’esecuzione di una campagna di misura della rete di livellazione,
inclusi alcuni interventi minori di aggiustamento della configurazione.
Mantenimento della rete CGPS, incluso il completamento del sistema di
trasmissione ed elaborazione in real-time.
Mantenimento della rete clinometrica ed estensimetrica
Prosecuzione dell’elaborazione dei dati interferometrici sia per monitorare le
deformazioni dell’anno in corso (2005) sia per proseguire gli studi sulla dinamica
del vulcano.
3.2.5. Progetto Pantelleria
Realizzazione dei collegamenti con i tre siti muiltiparametrici (CGPS e
clinometria) per la trasmissione dei dati oggi acquisiti in locale; quest’attività
sarà svolta in collaborazione con il progetto CESIS il quale prevede la
trasmissione satellitare da uno dei siti dell’isola.
Si prevede l’esecuzione di una campagna di misura della rete GPS, al fine di
mantenere la frequenza biennale di questa rete.
Si prevede l’esecuzione di un sopralluogo per la verifica e la manutenzione della
linea di livellazione, in previsione di una prossima misurazione.
3.2.6. Progetto Sistema Informatico
Sulla base di quanto esposto in 3.1.6 e A.1.10 si propone per il 2005 lo sviluppo
di un sistema di secure information sharing (condivisione di file, dati,
monografie, ecc.) finalizzato, mediante un modello applicativo basato su
tecnologie web, all’implementazione di una banca dati geodetici web-based, che
consenta la gestione sia delle informazioni monografiche dei siti di misura che dei
file dei dati attraverso pagine HTML dinamiche. In particolare il sistema
garantirà: la raggiungibilità web del servizio, l’accesso controllato ai dati e alle
informazioni contenute nella banca dati da qualsiasi punto di acceso alla rete
internet, la possibilità di condividere dati o altre informazione con altre Sezioni, la
visibilità dei dati un tempo reale, la possibilità di configurare permessi ed
operatività da remoto
45
-
-
Come conseguenza dell'incremento del numero delle tipologie dei segnali
acquisiti e della sempre maggiore quantità di dati da gestire, va previsto un
potenziamento delle infrastrutture tecnologiche, rivolto ad incrementare e
ottimizzare la capacità di archiviazione della banca dati. In tal senso si propone
l’acquisto di un’infrastruttura di elevate prestazioni, che permetta di ottimizzare
le succitate operazioni web mission-critical, garantendo sempre un elevato grado
di sicurezza nella gestione dei dati.
Inoltre si prevede l’avvio dell’archiviazione degli elementi geodetici, procedendo
alla standardizzazione delle informazioni delle diverse tipologie di reti gestite
dalle diverse Sezioni e delle modalità di gestione del database.
3.2.7. Progetto Sorveglianza
Nel corso del 2005 si prevede di avviare due attività fondamentali per un
organico inserimento delle attività geodetiche in quelle di sorveglianza dei
vulcani attivi italiani.
-
-
Si procederà ad un’analisi delle diverse tipologie di dati disponibili al fine di
individuare quelli maggiormente indicativi della dinamica delle diverse aree
vulcaniche italiane; ovviamente quest’analisi sarà svolta tenendo in
considerazione le diverse caratteristiche dell’attività vulcanica di ciascuna area.
Per ciascuno dei diversi dati indicativi così individuati, saranno definiti livelli di
allerta e saranno messi a punto strumenti di analisi standardizzati. Tutto ciò
consentirà anche un organico inserimento di questi nuovi dati all’interno delle
Sale Operative dell’Istituto.
Saranno realizzate delle reti mobili geodetiche presso le Sezioni OV e CT,
secondo le caratteristiche descritte in 3.1.2, che dovranno affiancare i sistemi
osservativi già esistenti nelle aree vulcaniche in fase di emergenza.
4. Risorse umane
Il personale attualmente disponibile per le attività del TTC3 è riportato in Tabella 3. Il
personale è diviso tra quello inserito nei ruoli dell’Istituto (corrispondente a quello
inserito nella tabella del Piano Triennale di Attività (PAT) 2005-2007) e personale in
Formazione o con contratti a scadenza breve (p.e. di prestazione d’opera), comunque
inserito nelle attività coordinate. Ovviamente i dati cumulati, utili per la pianificazione
dell’Istituto sono solo quelli relativi al primo gruppo, mentre i secondi sono inseriti
nella Tabella 3 a scopo informativo.
Nella Tabella 3 è indicato l’impegno di ciascuna unità di personale, definito in
mesi/persona, per le diverse tipologie di attività coordinate dal TTC3, come sopra
descritte e programmate. Inoltre, a scopo informativo, è anche indicato l’impegno di
questo personale nelle attività organizzate all’interno di altri Obiettivi Generali del PAT
2005-2007.
Un’analisi complessiva della Tabella 3 indica che il personale dedica poco più del 30%
del proprio tempo ad attività diverse dal monitoraggio geodetico sui vulcani. Anche se
apparentemente questo risultato possa fare pensare ad una non ottimale utilizzazione
delle risorse, si ritiene invece che questo sia un fatto positivo in quanto conferma la
necessità “culturale” del personale a occuparsi anche di aspetti non strettamente
vulcanologici sia per inquadrare le attività dei vulcani all’interno di un contesto
geodinamico completo sia per maturare competenze tecniche e metodologiche
spendibili nell’ambito del monitoraggio delle aree vulcaniche. Tutto ciò suscita stimoli
culturali che rendono il monitoraggio geodetico di alta qualità.
46
Progetto 2005
Potenziamento
Mantenimento
1.
Colli Albani
•
•
3 stazioni CGPS;
Aumento cs. Rete GPS
discreta,
Batimetrie alta risoluzione dei
Laghi di Albano e Nemi
Modifiche reti altimetriche;
3 stazioni Clinometriche;
5 stazioni CGPS;
GPS in real-time;
3 stazioni mareometriche;
Ristrutturazione stazione
meteo
•
•
•
Campagne GPS;
InSAR;
Adeguamento parco
strumentale e SW.
•
3 stazioni CGPS a Salina,
Alicudi e Filucudi.
Analisi archivio dati GPS
1 nuova S.T.A. ed 1 stazione
CGPS a Stromboli
1 stazione CGPS a Panarea
1 stazione a Lipari
3 stazioni CGPS a Vulcano
3 stazioni mareometriche
3 stazioni CGPS
2 stazioni clinometriche
Ristrutturazione di tutte le reti
discrete (evoluzione verso un
sistema integrato GPS + S.T.).
•
Campagne sulle reti di
livellazione e GPS;
Manutenzione e gestione reti
CGPS e Clinometrica e
Mareometrica.
InSAR
Adeguamento parco
strumentale e SW.
livellazione e GPS;
CGPS e clinometrica
Adeguamento parco
strumentale e SW.
•
2.
Area Napoletana
3.
Arcipelago Eolie
•
•
•
•
•
•
•
•
•
4.
Etna
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
5.
Pantelleria
•
Collegamento per la gestione
remota dei 3 siti CGPS+clino.
6.
Sistema
Informatico
•
7.
Sorveglianza
•
Realizzazione di un sistema di
Secure Information Sharing.
Adeguamento HW/SW.
Avvio dell’archiviazione degli
elementi geodetici.
Messa a punto di strumenti di
analisi dei dati significativi.
Reti Mobili Geodetiche.
•
•
•
•
•
Sezioni
coinvolte
CNT
OV, CT
CNT, OV, CT
OV, CT
livellazione GPS e ST (nuova
configurazione);
CGPS incluso il completo
passaggio al real-time
Manutenzione e gestione delle
reti Clinometriche ed
estensimetriche
InSAR
Adeguamento
parco
strumentale e SW.
OV, CT
Campagna GPS
Sopralluogo su linea di
livellazione
CNT, OV, CT
OV, CT
Tabella 2 – Sintesi dei progetti esecutivi 2005
Per evidenziare le esigenze particolari per il 2005, richieste dal Decreto 326, bisogna
analizzare, seppur brevemente, i dati riportati in Tabella 3, anche confrontandoli con
l’attuale situazione dei sistemi osservativi geodetici sui vulcani italiani, descritta nel
documento, sintetizzata in Tabella 1.
Dal confronto si rileva un’assoluta inadeguatezza numerica del personale impegnato
nelle attività del TTC3 (in totale 42 persone per gestire un patrimonio di reti costituito
da quasi 100 stazioni permanenti, 300 vertici di reti geodetiche e circa 1000 Km di
linee altimetriche). Questo quadro diventa più grave se si considera che la nascita
dell’INGV non ha determinato un incremento del personale ed anzi, in alcuni casi
(Osservatorio Vesuviano), si è assistito ad una diminuzione; tutto ciò mentre sono
certamente aumentati i carichi di lavoro dovuti, per esempio, alle recenti emergenze
47
vulcaniche dell’Etna e dello Stromboli o alla crescita ed aggiornamento delle reti
strumentali.
Inoltre, se si considera l’elevata percentuale di personale con contratto a tempo
determinato o in formazione (circa il 30%, per l’intero TTC), si rileva un ulteriore
punto di debolezza, che in alcune realtà raggiunge livelli di assoluta “sofferenza” (p.e.
a Catania circa il 50% del personale impegnato appartiene a questa categoria). Va
rilevato che nella maggior parte dei casi si tratta di personale con esperienza almeno
quinquennale (in alcuni casi anche decennale), in gran parte laureato o dottorato, che
talvolta svolge mansioni di responsabilità. E’ evidente che il verificarsi dell’ipotesi di
una perdita di questo personale dalle attività sarebbe catastrofico per il TTC3 (e per
l’Istituto), che si troverebbe costretto a ridurre fortemente la quantità e la qualità
delle attività oggi in corso.
Esistono altre situazioni difficili (specialmente nella Sede dell’Osservatorio Vesuviano),
forse non evidenti dai dati riportati in Tabella 3, consistenti nel sottoinquadramento di
unità di personale tecnico (laureato) impegnato in attività di tecnologo o di
ricercatore. Questo porta ad una “fittizia” alta percentuale di personale tecnico ed
operatore (55 %) rispetto a quello ricercatore (45 %) e complessivamente ad una
scarsa efficienza del sistema (p.e. difficoltà a fare risultare, anche all’esterno,
responsabilità a personale inquadrato ad un livello non adeguato).
Da questa breve analisi, vengono fuori delle esigenze, alcune delle quali dovranno
essere immediate risolte, mentre altre individuano delle linee guida da perseguire nel
corso del biennio.
•
Un’esigenza di fondo è quella di incrementare il numero di personale coinvolto nelle
attività del TTC3; a tal proposito si prevedono due linee di condotta parallele;
o Il progressivo inserimento in ruolo di personale oggi a tempo determinato
potrebbe consentire l’attivazione di nuovi contratti Art. 36 (o Art. 23 su
progetti DPC) che permetterebbero di ultimare la formazione di personale
oggi già inserito in attività del TTC3, ma con forme contrattuali più
precarie; si ritiene di 4-5 contratti, distribuiti nelle varie Sedi, siano
adeguati a soddisfare tale esigenza;
o A questa soluzione, si prevede di affiancare altre iniziative miranti al
reclutamento di nuovo personale, per esempio mediante l’attivazione di
borse di studio di dottorato (a cui anche l’INGV potrebbe contribuire), o
di contratti per formazione di personale tecnico ed operatore.
•
Un’esigenza urgente, di importanza primaria, è quella di ridurre il “precariato”, con
l’assunzione in ruolo di personale esperto e qualificato; questo, per il 2005 si
traduce nella richiesta dell’attivazione di almeno 7 posti a tempo indeterminato tra
personale di III e VI livello da attivare nelle diverse sedi.
•
Un’altra esigenza altrettanto urgente è quella di attivare strumenti di mobilità
verticale per ridurre il sottoinquadramento, attualmente quantificabili in 5 unità di
personale che da VI dovrebbero progredire a III livello.
Dalle analisi fatte nel presente Documento sulle diverse “criticità” delle attività
geodetiche sui vulcani, risulta evidente che il piano di interventi qui proposto è
indispensabile per il perseguimento delle linee programmatiche sopra indicate ed in
particolare per il raggiungimento degli obiettivi del progetto Sorveglianza.
Tabella 3: Personale disponibile per il 2005 ed indicazione degli impegni
(mesi/persona).
48
nome
Anzidei Marco
Atzori Simone
Esposito
Alessandra
Pesci Arianna
Salvi Stefano
Massucci
Angelo
Serpelloni
Enrico
Stramondo
Salvatore
Brandi
Giuseppe
Capuano
Paolo
Cecere
Gianpaolo
D'Alessandro
And.
De Martino
Prospero
De Natale
Giuseppe
Del Gaudio
Carlo
D'Errico
Vincenzo
La Rocca
Adriano
Malaspina
Santa
Obrizzo
Francesco
Pingue Folco
Pinto
Salvatore
Se
z.
Geo
d.
terr
est.
CN
T
CN
T
CN
T
CN
T
CN
T
CN
T
CN
T
CN
T
OV
altre
attività
in
Ob.Gen
.3
3
0
0
2
1
2
0
0
0
0
III-I
III-I
(*)
III-I
(*)
2
0
0
III-I
2
0
0
III-I
1
1
6
2
1
1
0
0
IV-VI
III-I
(*)
1
1
1
0
0
Clin
o&
Stra
in
Mar
eomet
ria
Mod
ellisti
ca
Eme
rgen
ze
2
7
2
1
2
1
1
2
1
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2
1
1
III-I
IV-VI
(*)
Asso
ciato
1
OV
3
1
1
1
1
2
1
4
1
1
1
1
1
1
1
2
1
1
OV
3
3
1
2
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1
1
7
1
1
OV
1
OV
1
1
1
IV-VI
1
IV-VI
1
IV-VI
OV
2
OV
5
4
1
1
III-I
1
III-I
OV
2
2
1
1
1
1
1
3
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1
2
6
1
2
1
2
1
3
4
1
2
1
1
2
2
5
OV
OV
7
1
2
1
2
IV-VI
IV-VI
IV-VI
OV
OV
OV
1
1
1
1
1
OV
Ricco Ciro
1
7
1
1
OV
Russo Alfonso
Sepe
Vincenzo
Livel
lo
altre
attività
in
Ob.Gen
.1
Inte
rf.
SAR
3
3
altre
attività
in
Ob.Gen
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T
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.
Geo
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2
2
1
1
1
4
1
1
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1
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9
1
1
1
0
1
2
2
1
1
1
III-I
III-I
1
1
IV-VI
III-I
IV-VI
OV
1
1
OV
Serio Claudio
3
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1
1
1
Siniscalchi
OV
Valeria
1
7
1
1
1
Tammaro
OV
Umberto
6
3
1
1
(*) = personale con contratto a tempo determinato (Art. 36., Art. 23,
9
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Contratti ad esaurimento)
1
III-I
IV-VI
1
IV-VI
IV-VI
Tabella 3: (continua)
49
nome
Se
z.
Geo
d.
terr
est.
Geo
d.
sate
llit.
Inte
rf.
SAR
Clin
o&
Stra
in
Mar
eomet
ria
altre
attività
in
Ob.Gen
.1
altre
attività
in
Ob.Gen
.3
altre
attività
in
Ob.Gen
.5
7
3
1
1
1
6
5
1
1
3
2
1
1
9
1
9
2
1
1
9
2
1
Mod
ellisti
ca
Eme
rgen
ze
1
1
1
To
t.
CT
Aloisi Marco
Amore
Mauro
Bonaccorso
Alessandro
Bonforte
Alessandro
3
2
CT
4
1
1
CT
2
3
4
4
2
1
1
2
TOTALI
III-I
III-I
(*)
VIIIX
(*)
CT
2
6
CT
IV-VI
IV-VI
(*)
VIIIX
3
4
1
8
3
1
4
4
1
9
2
1
4
4
1
9
2
1
4
4
1
9
2
1
IV-VI
IV-VI
(*)
3
1
11
1
III-I
1
1
1
9
7
2
3
1
1
1
1
9
8
2
3
1
1
IV-VI
III-I
IV-VI
(*)
IV-VI
1
9
1
1
III-I
CT
CT
CT
Ferro Angelo
Gambino
Salvatore
Laudani
Giuseppe
Mattia Mario
Pellegrino
Daniele
Puglisi Biagio
Puglisi
Giuseppe
Rossi
Massimo
Saraceno
Benedetto
Velardita
Rosanna
III-I
(*)
III-I
(*)
CT
CT
Calvagna
Francesco
Campisi
Orazio
Cantarero
Massimo
Consoli
Orazio
Falzone
Giuseppe
Livel
lo
CT
7
CT
4
CT
CT
CT
CT
4
5
2
1
4
6
3
2
3
2
3
1
1
7
4
1
2
6
1
9
2
1
IV-VI
IV-VI
(*)
1
11
1
III-I
36
36
4
2
1
1
CT
CT
CT
10
74
132
13
51
35
23
54
11
24
50
Personale
in
formazione
o con
contratti
brevi
Guglielmino
Francesco
Palano
Mimmo
Brischetti
Giuseppe
Caruso
Salvatore
CT
12
2
7
3
4
4
2
CT
10
CT
6
3
3
3
3
CT
6
OV
10
Aquino Ida
10
OV
Dolce Mario
Ass.
Ric.
Ass.
Ric.
Contr
atto
Contr
atto
Contr
atto
Contr
atto
10
5
5
(*) = personale con contratto a tempo determinato (Art. 36., Art. 23, Contratti ad esaurimento)
Allegati
Allegato 1: Descrizione dei sistemi osservativi.
Per motivi di chiarezza di esposizione le varie tecniche geodetiche sono qui trattate in
modo separato, seguendo uno schema già adottato nel Piano di Attività Triennale
2004-2006 (PAT). Nel dettaglio le attività sono state quindi raggruppate in: Misure
altimetriche di precisione, Misure EDM ed angolari (Stazioni Totali); Clinometria;
Mareometria; Gravimetria; Osservazioni GPS; Interferometria SAR; Misure di strain. A
questo si aggiungono alcuni argomenti non esplicitamente indicati nel PAT, ma che
comunque fanno parte del bagaglio di esperienze e professionalità dell’Istituto: si
tratta della misura delle deformazioni del suolo con i DEM differenziali, e di alcune
attività collaterali, utili al corretto utilizzo dei dati geodetici, come l’idrometria e la
meteorologia. Infine, per completare il panorama delle attività in corso in Istituto, si
farà anche il punto sulle infrastrutture informatiche specificatamente sviluppate per
supportare le attività delle reti osservative geodetiche.
A.1.1. Misure Altimetriche di precisione
Reti di livellazione, che forniscono dati sulle variazioni altimetriche, operano
attualmente su tutte le aree vulcaniche attive italiane (Vulcani campani, Etna, Eolie,
Pantelleria e Colli Albani) e sono state migliorate nell’ultimo triennio nella
configurazione e nella cadenza delle misurazioni. Tale metodica, per quanto “storica”
(risale all’eruzione del Vesuvio del 1906 e dell’Usu del 1910), resta la più accurata per
misurare la componente verticale della deformazione e permette, dato l’alto numero
dei punti di osservazione, un discreto campionamento areale del campo di
deformazione. Essa, negli ultimi anni si è avvantaggiata del miglioramento tecnologico
(livelli elettronici con stadie a codice a barre), che ha velocizzato l’esecuzione delle
misure, ridotta la manodopera e migliorata la precisione. Un’utile applicazione
“speditiva” della livellazione è il “dry-tilt”, che fornisce informazioni sulle variazioni
dell’inclinazione media dell’area compresa nei vertici utilizzati.
51
Lo sviluppo complessivo delle reti di livellazione nell’area Vesuviana e Flegrea è di
circa 360 km (oltre 600 capisaldi che rappresentano l’evoluzione delle prime reti
installate negli anni ’70, anche basandosi su capisaldi già esistenti utilizzati per
differenti scopi da Enti vari) e sono costituite da 31 poligoni concatenati (14 per i
Campi Flegrei e 17 per l’area vesuviana); complessivamente, il sistema di
monitoraggio oltre ad essere collegato al basamento stabile calcareo della Penisola
Sorrentina, è collegato ai mareografi esistenti nel golfo di Napoli. Le misure di quota
nell’area flegrea sono state utilissime nel monitoraggio del fenomeno di bradisismo
della metà degli anni ‘80. Sull’Isola d’Ischia le misure di livellazione risalgono agli anni
‘80 ed oggi la rete consta di circa100 km, strutturata in 9 circuiti. All’Etna, le misure di
livellazione si conducono dal 1980 su una rete che nel tempo si è evoluta ed adesso
consta di 230 capisaldi, articolati in un circuito e 3 tratti; i dati etnei hanno permesso
la modellazione delle sorgenti deformative relative ad alcuni rilevanti eventi eruttivi
(p.es. 1981 e 1989) e lo studio della dinamica d’importanti strutture vulcanotettoniche (p. es. la Faglia della Pernicana). La rete di livellazione dell’Isola di Vulcano
è una delle più antiche, essendo stata istituita nel 1976; attualmente è costituita da
100 capisaldi organizzati in 4 poligoni concatenati, che coprono prevalentemente la
Caldera della Fossa; i suoi dati sono stati utili nel monitoraggio delle principali crisi
sismiche e vulcaniche dell’area (p.e. i terremoti del Golfo di Patti del 1978 e 1994).
Anche l’Isola di Pantelleria è coperta da una linea di livellazione, istituita nel 1980 e,
vista la scarsa dinamica di quest’area, rilevata solo altre tre volte fino al 1996. Nel
2002 si è proceduto alla ristrutturazione della rete di livellazione operante nell’area dei
Colli Albani. In tale zona esiste una linea di livellazione IGM fin dagli anni ’50, la quale
è stata varie volte misurata e manutenzionata. Nel 2002 si è proceduto ad una
revisione totale della rete che ha condotto, oltre alla sostituzione dei vertici mancanti,
ad un ampliamento e miglioramento della configurazione. Pertanto, attualmente, la
rete di livellazione dei Colli Albani è composta da 115 capisaldi con una estensione
lineare di circa 65 Km.
A.1.2. Misure EDM ed angolari (Stazioni Totali)
La distanziometria EDM e le misure angolari (azimutali e zenitali) sono tra le prime
tecniche geodetiche utilizzate per il monitoraggio dei vulcani italiani; le prime reti
distanziometriche sono state istallate nel 1970 ai Campi Flegrei, nel 1974 sul
complesso Lipari-Vulcano, nel 1975 al Vesuvio e nel 1977 all’Etna. Tra le misure
classiche, queste sono quelle il cui uso è stato maggiormente ridimensionato nel corso
degli ultimi decenni, essendo state progressivamente e quasi totalmente soppiantate
dal GPS, il quale garantisce una migliore precisione e una molto più agevole
operatività; esempi di questa graduale sostituzione sono la rete EDM di Lipari-Vulcano
(misurata l’ultima volta in EDM nel 1998) e quella del Vesuvio e Campi Flegrei i cui
capisaldi sono stati parzialmente inclusi nella rete GPS.
Le reti geodimetriche tuttora in attività sono quelle dell’Etna, sul quale le tre reti
istallate tra la fine degli anni ’70 ed i primi anni ‘80 continuano a fornire utili
informazioni sull’evoluzione del campo deformativo sui medi fianchi del vulcano, e
della Forgia di Vulcano, istallata a metà degli anni ’90 per monitorare i movimenti
franosi del fianco nord del Cratere della Fossa. Si tratta complessivamente di circa 60
capisaldi che, di norma, sono misurati con frequenza annuale; tuttavia, nel caso di
attività eruttiva, porzioni significative di queste reti sono state misurate anche con
frequenza giornaliera (o maggiore, nel caso di singole distanze), sfruttando la
prerogativa di questa tecnica di fornire quasi in tempo reale la misura. Queste
esperienze confermano che queste tecniche, ed in particolare l’EDM, restano ancora
valide in particolari casi operativi, quali ad esempio le situazioni di emergenza e/o
condizioni logistiche difficoltose (p.e. monitoraggio di aree difficilmente accessibili
quali crateri o pareti quasi verticali) in cui l’uso di strumentazione ad alta tecnologia
(ricevitori GPS) è sconsigliato o impedito.
52
Lo sviluppo tecnologico ha consentito oggi di integrare in un solo strumento (Stazioni
Totali) le misure distanziometrica ed angolare, di automatizzare tutte le operazioni di
misura e rendere gestibili in modo remoto gli strumenti, che a questo punto hanno le
stesse caratteristiche di un qualunque altro sensore remoto in grado di misurare
movimenti tridimensionali di una rete di punti di controllo adeguatamente posizionati.
Nell’ambito di questa nuova strategia operativa, nel corso dell’emergenza di Stromboli
del 2002-2003, le iniziali misure “speditive” EDM sono state sostituite da un sistema
automatico di monitoraggio della Sciara del Fuoco, basato su una Stazione Totale
Robotizzata, la quale esegue una serie di misure su 20 capisaldi, ogni 30 minuti. A
tutt’oggi, questo sistema di monitoraggio (battezzato THEODOROS: THEOdolite and
Distancemeter Robot Observatory of Stromboli) è l’unico sistema di questo tipo al
mondo attivo su aree vulcaniche. L’evoluzione verso l’utilizzo delle Stazioni Totali, è
anche in corso sulle reti EDM di Vulcano e dell’Etna.
A.1.3. Clinometria
Il monitoraggio sistematico delle variazioni dell’inclinazione del suolo, sia in ampiezza
che in direzione, viene effettuato sui vulcani utilizzando differenti tipi di sensori ad alta
precisione capaci di rilevare inclinazioni del suolo fino a 0.01 mrad. Solitamente
variazioni clinometriche, che durano da settimane a mesi, accompagnano sia periodi
di inflation, dovute alla risalita magmatica e all’accumulo di stress prima di
un’eruzione sia le successive fasi di deflation. Variazioni molto rapide del segnale (da
ore a giorni) si osservano durante le intrusioni finali, con conseguente iniezione
superficiale di magma e propagazione di fratture eruttive. Le misure clinometriche in
continuo sui vulcani rappresentano quindi un metodo rapido per l’individuazione di
precursori di un’eruzione ed uno strumento di studio del comportamento dei vulcani
stessi nelle fasi pre e post-eruttive.
Le reti clinometriche dell’INGV coprono i vulcani attivi siciliani e dell’area napoletana e
si avvalgono sia di clinometri elettronici installati in pozzo ed in superficie (all’interno
di gallerie) sia di sistemi appositamente realizzati (clinometri a “base lunga”). Poiché il
segnale clinometrico risente notevolmente di variazioni termiche e termoelastiche, le
installazioni vanno effettuate in modo da ridurre il più possibile il disturbo legato alla
temperatura; ciò porta a preferire l’istallazione dei clinometri elettronici in pozzi
profondi o in galleria. Adeguate procedure di filtraggio, automatizzate o meno, sono
state comunque implementate nelle Sezioni dell’INGV al fine di rimuovere le principali
componenti di disturbo: p.e. sbalzi nell’alimentazione, compensazione termica
strumentale, rimozione degli effetti termoelastici, ecc.
Sull’Etna la rete clinometrica è composta da 9 stazioni in pozzi profondi da 3 a 9
metri, che utilizzano sensori AGI 510 (sensibilità 0.02 mrad) e AGI 722 (sensibilità
0.1 mrad) predisposte per acquisire un dato ogni 30 minuti e da una stazione ad alta
precisione appositamente realizzata presso l’Osservatorio Vulcanologico di Pizzi Deneri
(2800 m s.l.m.) costituita da un clinometro fluido a braccio lungo (80 metri) che
registra ogni 10 minuti, con una risoluzione di 0.05 mrad.
Le stazioni installate sulle isole siciliane sono tutte equipaggiate con sensori AGI 722,
installati in pozzo, predisposte per acquisire un dato ogni 30 minuti. Sullo Stromboli la
rete clinometrica è composta da tre stazioni i cui sensori sono posti a -3 metri. La rete
di Vulcano comprende 5 stazioni di cui 4 profonde (8-10 metri). Anche su Pantelleria
le 3 stazioni presenti sono state realizzate predisponendo pozzi profondi (-10 metri).
Attualmente sono operanti nell’area napoletana 11 stazioni (8 nell’area flegrea e 3 in
quella vesuviana); la strumentazione è composta da sensori AGI 702 da superficie e
AGI 722 da pozzo, la cui frequenza di campionamento varia da un dato ogni 5, 15 o
30 minuti.
Dall’eruzione dell’Etna del 1981 ma in particolare durante i più recenti episodi (1989,
1991-93, 2001 e 2002) la clinometria si è rilevata molto utile nel controllo
dell’evoluzione dei recenti fenomeni eruttivi etnei fornendo, in combinazione con altri
53
dati di deformazione, un contributo fondamentale nella modellizzazione analitica delle
sorgenti magmatiche all’Etna. Anche ai Campi Flegrei, i dati clinometrici hanno trovato
riscontro nella dinamica di quest’area, come accaduto nel corso dei brevi fenomeni di
sollevamento nel 1989 e 2000.
A.1.4. Mareometria
Le deformazioni del suolo in aree costiere sono monitorate anche con la rilevazione
continua del livello del mare, misurato in stazioni mareometriche, la cui precisione è
dell’ordine di 1 cm, che contribuiscono a formare un sistema integrato di monitoraggio
geodetico. Il livello del mare viene attualmente registrato con continuità da
mareografi ubicati lungo la costa, ed in particolare, a partire dagli anni ’70, nell’area
vulcanica napoletana, ove sono stati sperimentati nuovi mareometri con sensori
digitali a galleggiante, campionamento ogni 5 minuti. Inoltre, sono anche in
sperimentazione sensori elettronici ad ultrasuoni con guida tubolare del fascio e
compensazione di temperatura, in cui la distanza del sensore dalla superficie
dell’acqua è determinata in base al tempo di volo di un impulso sonoro. Con l’obiettivo
di integrare dati di vario tipo per di creare stazioni multiparametriche, nei pressi di
ogni mareometro sono posti capisaldi di livellazione, collegati alle reti di livellazione
delle aree indagate, e stazioni GPS; inoltre, in ciascun mareometro sono in corso di
istallazione sensori per la misura di diversi parametri di interesse meteorologico e
climatologico (sensore anemometrico, barometrico, di temperatura, dell’umidità, ecc.)
e di utilità per la correzione del segnale mareometrico da effetti meteomarini.
Nell’area di Panarea, inoltre, è stato sperimentato per circa un anno, tra il 2002 ed il
2003, un sensore di pressione ancorato sul fondo che ha fornito dati utili per la
modellazione dello tsunami generato dalle frane a Stromboli il 30 dicembre 2002,
all’inizio della crisi vulcanica di Stromboli 2002-2003.
La rilevazione e l’analisi delle variazioni del livello marino trova dunque interessanti
applicazioni anche in settori diversi dal monitoraggio delle deformazioni prodotte da
sorgenti vulcaniche, quali la rilevazione di onde di tsunami, ma anche la definizione
delle variazioni del livello medio marino, lo studio delle variazioni climatiche a scale
globale e la misura delle deformazioni crostali dovute a cause isostatiche, che si
attuano nell'area euromediterranea dopo il termine dell'ultima glaciazione (7000
y.b.p.)
A.1.5. Osservazioni GPS (Global Positioning System)
La tecnica satellitare GPS (Global Positioning System) è stata sempre più utilizzata
negli ultimi anni per scopi di monitoraggio delle deformazioni del suolo grazie ad
alcune sue caratteristiche peculiari che l’hanno fatta preferire a tecniche “terrestri”.
Tra queste, quelle di maggior successo sono la possibilità di effettuare misure in ogni
condizione meteorologica, la non necessaria intervisibilità tra i punti, la possibilità di
misurare linee senza alcun limite di distanza, la tridimensionalità della misura, la
versatilità e facilità d’utilizzo e di elaborazione, la possibilità di rendere automatico
l’intero procedimento, dalla misura all’elaborazione. Pertanto, dalla fine degli anni ‘80,
vari gruppi operanti su aree vulcaniche hanno installato reti locali GPS (spesso
convertendo alla nuova tecnica precedenti reti EDM) per ottenere informazioni relative
alle deformazioni del suolo. La possibilità di automatizzare la gestione dei ricevitori, la
misura e l’elaborazione dei dati GPS ha favorito inoltre la nascita di reti di stazioni
permanenti GPS per il monitoraggio continuo (CGPS), gestite in modalità remota.
Un’evoluzione recente di quest’approccio, basato su algoritmi appositamente
sviluppati, consente il monitoraggio in real-time delle deformazioni del suolo in aree
ove si possono instaurare dinamiche particolarmente veloci, come le zone prossime ai
crateri attivi dei vulcani.
54
Tutto ciò ha fatto sì che attualmente tutte le aree vulcaniche italiane sono coperte da
reti di monitoraggio GPS (Area Napoletana, Etna, Isole Eolie, Pantelleria e Colli
Albani).
Uno schema comune in quasi tutte queste reti è quello che vede le stazioni CGPS
costituire l’ossatura delle reti di monitoraggio cui si appoggiano uno o più reti locali.
Così vi sono reti di stazioni CGPS sull’Etna (12 stazioni), ai Campi Flegrei (8 stazioni),
al Vesuvio (8 stazioni), a Stromboli (5 stazioni), a Lipari e Vulcano (4 stazioni), a
Ischia e Procida (4 stazioni), a Pantelleria (3 stazioni), ed a Panarea (2 stazioni). In
genere le stazioni CGPS hanno una configurazione, sia hardware sia d’acquisizione,
uniformata sulla tipologia IGS (antenne choke-ring, rate di 30 sec., cut-off di 15°,
trasferimento dati alla Sezione di riferimento, archiviazione ed elaborazione
automatica dei dati, ecc.); qualche eccezione è dovuta a particolari condizioni
logistiche, in via di soluzione, come ad esempio qualche stazione all’Etna in cui non è
stato ancora possibile realizzare una trasmissione dati affidabile. La necessità di
dovere gestire una gran mole di dati, ha spinto lo sviluppo di adeguati sistemi
automatici di archiviazione, elaborazione e visualizzazione dei risultati, come quelli
implementati presso la Sezione di Catania (Eolo e Cosmos) e di Napoli (NDA). Da
qualche anno, le infrastrutture di alcune delle stazioni CGPS all’Etna ed allo Stromboli
sono state adeguate per potere condurre misure in real-time; quest’evoluzione delle
misure continue, si basa su particolari algoritmi, sviluppati durante gli ultimi anni, che
consentono di trovare una soluzione accurata, per ciascuna epoca di misura
(tipicamente con frequenze ≥ 1 Hz). Un sistema di questo tipo avvicina lo spettro di
competenze della geodesia alla sismologia, non solo per frequenze investigate (1-20
Hz) ma anche per i problemi logistici ed operativi che implica (continuità del flusso di
dati tra la stazione ed il centro di elaborazione; quantità di dati da analizzare, ecc.).
Le grandi potenzialità delle reti GPS real-time in aree vulcaniche si esplicano in
particolare nell’ambito del monitoraggio dell’apertura di fratture eruttive, della
riattivazione di crateri, del movimento di particolari strutture del vulcano (p.e. faglie,
frane, ecc.). L’evoluzione dal CGPS al vero real-time, è stata proficuamente
sperimentata dall’INGV nel corso dell’emergenza “Stromboli” nel 2003 quando, in
pochi venti giorni, è stata realizzata una rete di questo tipo, inserita all’interno di una
rete CGPS, i cui dati hanno rappresentato un valido supporto alle attività di Protezione
Civile dimostrando la capacità del monitoraggio geodetico a sapersi adattare ad un
ampissimo spettro di condizioni operative, anche estreme.
Accanto alle reti CGPS (di primo ordine) insistono reti “discrete”, misurate nel corso di
campagne periodiche, che forniscono il necessario dettaglio areale per seguire
l’evoluzione del campo deformativo. La frequenza di misura delle campagne periodiche
varia secondo l’area vulcanica (vedi Tabella 3), in funzione delle esigenze legate
all’attività vulcanica, delle condizioni logistiche, delle risorse strumentali ed umane.
Anche se molte delle reti discrete si sono evolute a partire da “nuclei” relativamente
indipendenti gli uni dagli altri, durante gli ultimi anni queste sono state integrate tra di
loro e con le stazioni CGPS, in modo tale che adesso su quasi tutte le aree vulcaniche
esiste un unico dispositivo di monitoraggio basato su sottoreti strutturate, ma che in
genere vengono misurate nel corso di un’unica campagna. Ciò consente un’estrema
versatilità di intervento, particolarmente utile nel corso di emergenze, durante le quali
è facile individuare le sottoreti utili ai fini della soluzione dello specifico problema di
monitoraggio.
A.1.6. Interferometria SAR (Synthetic Aperture Radar)
L’Interferometria SAR (Synthetic Aperture Radar) (InSAR), che fu usata per la prima
volta nel 1974 per produrre mappe topografiche, è oggi largamente applicata nel
rilevamento delle variazioni della superficie terrestre. Il SAR è un sistema radar
generalmente collocato su piattaforme spaziali, che opera mediante l’invio di
55
opportuni impulsi di energia sotto forma di microonde verso la terra e misura la
potenza e il ritardo dell’impulso che ritorna indietro per riflessione. Il SAR fornisce
quindi immagini che contengono sia l’informazione d'intensità (legata alla riflettività
degli oggetti) sia l'informazione di fase (legata alla distanza tra bersaglio e radar). Il
suo uso interferometrico (cioè operando una differenza tra le fasi di due passaggi
eseguiti in tempi differenti) permette di rilevare sia la topografia di un’area sia
(eliminando la componente topografica) le eventuali deformazioni. I vantaggi del SAR
- rispetto ai sistemi basati su rilevamenti ottici – sono simili a quelli del sistema
satellitare GPS, sfruttando entrambi la possibilità di acquisire dati su qualsiasi regione
ed in qualsiasi condizione ambientale. Una caratteristica che rende i sistemi SAR unici,
nel panorama delle tecniche di rilevamento delle deformazioni del suolo, è la loro
capacità di fornire informazioni sulla distribuzione areale delle deformazioni della
superficie terrestre; quest’aspetto è d’importanza strategica per l’efficienza dei sistemi
di monitoraggio ed è molto utile quando è sfruttato in integrazione con le informazioni
fornite dalle reti geodetiche a terra (su singoli punti) come hanno dimostrato i molti
studi condotti anche da ricercatori dell’INGV sulle principali aree vulcaniche italiane.
Attualmente i sensori maggiormente utilizzati sono quelli istallati sui satelliti dell’ESA,
l’ERS2 e l’ENVISAT; oltre a questi, che sono preferiti per aspetti economici ed
operativi (p.e. congruità dell’archivio con le aree di interesse nazionale), è in funzione
anche il sensore istallato sul satellite canadese RADARSAT, i cui costi maggiori e la
minore copertura delle aree di nostro interesse lo hanno fatto scartare finora dai
sistemi utilizzati sui vulcani italiani. Lo studio sistematico delle aree vulcaniche
italiane, in pratica coincide con l’inizio dell’applicazione dell’Interferometria SAR sui
vulcani. Infatti il primo vulcano al mondo ad essere studiato con tecniche InSAR è
stato l’Etna nel periodo 1992-1993, cioè in un periodo che comprendeva la fine
dell’eruzione del 1991-1993. Dopo questo primo studio, l’Etna è continuato ad essere
uno dei laboratori naturali privilegiati da ricercatori di tutto il mondo, nell’ambito di
progetti nazionali ed internazionali che hanno visto i ricercatori dell’INGV tra i
principali promotori. Sfruttando l’elevata dinamica di questo vulcano, nell’ambito di
questi progetti, sono state messe a punto numerose tecniche di indagine che adesso
fanno parte del patrimonio culturale della comunità scientifica che lavora
sull’Interferometria SAR, non solo in ambito vulcanico (p.e. la modellazione degli
effetti atmosferici e topografici, la messa a punto della tecnica dei Permanent
Scatterers (PS), ecc.); quest’attività di ricerca ha anche migliorato la conoscenza
sull’assetto strutturale del vulcano e sui principali eventi vulcanici dell’ultimo decennio.
Anche sulle aree dei Colli Albani, Campi Flegrei e del Vesuvio sono state condotte
numerose attività di ricerca, che hanno portato ad interessanti risultati scientifici
anche in presenza di fenomenologie di media o bassa entità (p.e. lo studio del
fenomeno di sollevamento del 2000 ai Campi Flegrei o quello rilevato ai Colli Albani
tra il 1993 ed il 2000) ed hanno messo a punto nuove tecniche di indagine (SBAS),
utili alla messa a punto di strumenti per il monitoraggio (p.e. il progetto Minerva). La
nuova frontiera dell’Interferometria SAR è, infatti, il pieno inserimento di questa
tecnica nell’ambito del monitoraggio. Anche se numerosi passi in avanti sono stati fatti
in tale direzione (p.e. le tecniche dei PS e SBAS) esistono ancora molti limiti strutturali
di questo sistema che ci si augura possano essere ridotti nelle prossime missioni
spaziali (p.e. migliorare la frequenza di campionamento che adesso è limitata ai 35
giorni, migliorare le capacità di rilevamento con sensori con basati su frequenze in
grado di garantire una maggiore coerenza interferometrica, ecc.).
Un’interessante sviluppo dell’Interferometria SAR è quello basato sull’uso di sensori
istallati a terra su postazioni fisse (ground based interferometry), per il monitoraggio
ad alta risoluzione dei movimenti in aree di limitata estensione. Sensori di questo tipo
sono stati sviluppati all’esterno dell’INGV (p.e. al JRC di Ispra, Università di Firenze),
ma sono stati utilizzati per brevi periodi di test (Etna 2001) o per monitoraggi
operativi (Stromboli 2002-2003) in collaborazione con ricercatori dell’INGV.
56
A.1.7. Misure di strain
Un ulteriore mezzo d’indagine per la misura del campo di deformazione è
rappresentato da una vasta tipologia di strumenti in grado di effettuare misure lineari
e volumetriche di strain. Le misure lineari di strain sono generalmente effettuate con
estensimetri e cioè strumenti posizionati su due punti fissi capaci di misurarne le
variazioni di distanza in continuo.
Generalmente gli estensimetri sono rigidi o a filo e sono utilizzati per la misura diretta
dello slip rate lungo segmenti di faglia, oppure installati su fratture attive la cui
dinamica si ritiene informativa per comprendere lo stato di un vulcano.
Nell’area etnea sono presenti 2 clusters di estensimetri triassiali a barra (lunghezza 38 metri) che insistono su strutture vulcano-tettoniche come la faglia della Pernicana e
la frattura del 1989. E’ stato inoltre recentemente installato un estensimetro a filo (10
metri) nell’area della faglia di Trecastagni
L’estensimetria, rappresenta un approccio di recente applicazione sull’Etna che
necessita di verifica e sperimentazione ma che si è già rilevata utile evidenziando ad
esempio la riattivazione della frattura 1989 durante la fase intrusiva dell’eruzione
2001.
Nell’ambito della sperimentazione presso l’Osservatorio Vulcanologico di Pizzi Deneri,
è stato realizzato un estensimetro a filo di tungsteno a base lunga (80 metri), per il
rilevamento diretto dello strain in un’area prossima ai crateri sommitali del vulcano.
Infine, recenti sviluppi tecnologici nel campo dell’ottica fisica hanno permesso la
ricerca innovativa di nuovi sensori di strain che si basano sul principio optoelettronico
dei reticoli di Bragg. La precisione di questi apparati, a seconda delle frequenze
coinvolte e dalle tecnologie di interrogazione, varia tra 1 e 0.01 mstrain.
Le misure volumetriche di strain rappresentano un settore molto importante che si
basa sulla misura diretta del campo di strain in profondità all’interno di pozzi con
profondità dell’ordine delle centinaia di metri, che in alcuni casi possono arrivare al
km. I dilatometri da pozzo (risoluzione nominale 10-6 mstrain) hanno dato interessanti
risultati in vulcanologia permettendo di rilevare variazioni significative prima di
importanti eventi eruttivi (Islanda, Giappone). Tra le loro interessanti caratteristiche vi
è anche quella di avere un grande range dinamico; infatti la risposta di questi
strumenti si trova nella gamma di periodi compresa tra l’ora ed alcuni mesi ed è
particolarmente idonea per la rilevazioni di fenomeni transienti legati a variazioni di
pressione nei sistemi di alimentazione delle camere magmatiche. Nell’area del Vesuvio
- Campi Flegrei, tra il 1998 ed il 2004, in collaborazione tra l’Università di Salerno e
l’INGV-OV, è stata istallata una rete di sette sensori volumetrici ad elevata dinamica,
in pozzi a profondità variabili tra i 120 e 200 m; a tutt’oggi i siti sono in fase di messa
a punto delle attrezzature per l’acquisizione e trasmissione del dato.
A.1.8. DEM Differenziali
I modelli digitali del terreno (DEM) forniscono una rappresentazione tridimensionale
della superficie fisica della Terra. Questi sono realizzati mediante tecniche di
telerilevamento, incluse quelle batimetrie multibeam per i fondali marini. Il confronto
tra DEM rilevati in tempi differenti può fornire dati sulle deformazioni del suolo, a
condizione che le risoluzioni sulla misura della quota siano congruenti con il fenomeno
analizzato.
I modelli ad alta risoluzione ottenibili con le diverse metodologie oggi disponibili
(scansioni laser, fotogrammetria digitale, batimetrie, ecc.) sono caratterizzati da
precisioni che variano tra pochi centimetri ad alcuni decimetri secondo la tecnica
utilizzata, le condizioni operative di applicazione e le caratteristiche morfologiche
dell’area in esame. Quest’ambito di precisione rende i DEM ad alta risoluzione idonei
per lo studio ed il monitoraggio di fenomeni deformativi superficiali con ratei di
57
movimento medio-alti, su aree di limitata estensione e difficilmente misurabili con
tecniche dirette (p.e. GPS).
La condizione necessaria per realizzare i confronti diretti tra modelli digitali del
terreno, estratti dalle differenti metodologie e riferiti ad epoche successive, è
l’univocità del sistema di riferimento adottato. A questo scopo è fondamentale
disporre di reti GPS per fornire valori precisi (subcentimetrici) delle coordinate dei
punti di controllo utilizzati nelle operazioni di georeferenziazione.
All’interno dell’INGV, nell’ambito di collaborazioni con università italiane (Roma “La
Sapienza”, Bologna), si sono maturate competenze sull’uso differenziale dei DEM dalle
prime esperienze di sperimentazione metodologica, effettuate a Vulcano, dei primi
anni ’90, fino al recente monitoraggio dei movimenti della Sciara del Fuoco nel corso
dell’eruzione di Stromboli del 2002-2003. A queste esperienze si aggiunge quella in
ambiente sottomarino, nell’area di Panarea, in occasione delle recenti esalazioni
gassose del 2002, basate su batimetrie ad alta risoluzione.
Attualmente si stanno realizzando progetti in cui si propone un approccio
multidisciplinare allo studio di aree interessate da fenomeni deformativi superficiali.
L’obiettivo è l’individuazione, la caratterizzazione e l’analisi di tali movimenti di massa,
la quantificazione dei ratei di spostamento superficiali da essi prodotti e la stima dei
volumi coinvolti. Punto centrale è l’utilizzo congiunto ed integrato di tecniche e dati di
diversa origine per indagare i fenomeni studiati a scala variabile, utilizzando sensori
posti su diverse piattaforme (aereo, satellite, imbarcazione) e per mezzo di
strumentazioni a terra.
A.1.9. Dati complementari
I dati acquisiti con molte delle tecniche sopra riportate sono disturbati da fattori
ambientali quali la temperatura, la pressione dell’aria o la quota del livello
piezometrico. Sebbene si tenti a di ridurre tali effetti perturbativi già in fase di
istallazione e/o misura delle reti geodetiche, non sempre è possibile raggiungere
l’obiettivo di una totale assenza di questi e pertanto è necessario provvedere a
raccogliere comunque informazioni su parametri ambientali, per poterne valutare
l’effetto e poterlo rimuovere. Tra i dati geodetici più “sensibili” ai disturbi vi sono
certamente quelli clinometrici, e d’Interferometria SAR. Ovviamente anche il GPS, la
distanziometria ottica (EDM) o la livellazione possono subire effetti perturbativi, ma in
questi casi è possibile intervenire per ridurre tali effetti in fase di acquisizione o di preelaborazione del dato. A parte la temperatura, si tratta in genere di fattori la cui
effettiva influenza è tuttora in fase di analisi, da cui la necessità di acquisire dati
affidabili in modo sistematico e pianificato.
Per questo motivo, in alcune aree vulcaniche, nell’ambito delle ricerche geodetiche
condotte dall’INGV, sono stati istallati sensori atti a rilevare alcuni parametri di
interesse. A parte i dati di temperatura misurati abitualmente in tutte le stazioni
clinometriche, in alcuni siti all’Etna ed al Vesuvio sono state istallate stazioni
meteorologiche per la misura di altri parametri (p.e. pressione atmosferica, velocità
del vento, umidità), che si ritengono di interesse per una modellazione più efficace
degli effetti ambientali.
Per quanto riguarda gli effetti che le variazioni del livello piezometrico possono
causare su misure geodetiche (p.e. quelle clinometriche), è stato avviato per alcuni
mesi uno studio preliminare sulla cinematica della falda acquifera al Vesuvio. A tale
scopo è stato installato un idrometro digitale ad acquisizione continua in un pozzo
profondo 120 m dal piano campagna (circa 115 m slm) in località Torre del Greco.
Quest’indagine preliminare ha evidenziato variazione giornaliera media del livello
piezometrico di circa 30 cm con ricarica in circa 7 ore per emungimento della falda.
58
A.1.10. Infrastrutture Informatiche
Nel corso degli ultimi anni la crescita delle reti osservative e la sempre maggiore
disponibilità di strumenti HW/SW avanzati hanno spinto le diverse Sezioni a sviluppare
alcune infrastrutture informatiche in grado di soddisfare la gestione dei rispettivi
archivi, secondo le specifiche esigenze.
Nella Sezione INGV-OV è stato implementato un sistema informatico finalizzato alla
raccolta dei dati provenienti dalle diverse reti di monitoraggio geodetico, il quale, a
partire da un file-server alimentato dai diversi sistemi osservativi, gestisce un database relazionale basato su linguaggio SQL interrogabile sia liberamente su rete locale
(intranet) sia controllato da password, su rete internet, mediante un sistema Web. Il
sistema è dotato di un elevato livello di sicurezza per evitare eventuali accessi
indesiderati che possano danneggiare l’archivio dei dati.
La Sezione INGV-CT ha sviluppato un sistema di archiviazione finalizzato alla
condivisione solo in rete locale costituito da un file-server e un data-base relazionale
in standard ACCESS, popolati da un sistema automatico di raccolta e catalogazione dei
dati; al momento questo sistema è utilizzato al solo supporto della rete GPS
permanente, come già visto nel paragrafo A.1.5.
59
Allegato 2: Lista delle Stazioni delle Reti permanenti
(aggiornato al novembre 2004)
Sigla
FRUL
Frullone – Napoli
Vesuvio
GPS
Sezione di
Riferimento
INGV - OV
AGR1
Agraria – Portici
Vesuvio
GPS
INGV - OV
BKES
Bunker Est – Ercolano
Vesuvio
GPS
INGV - OV
ONPI
GPS
INGV - OV
PRET
Casa Riposo – Torre del Vesuvio
Greco
Pretura di Ottaviano
Vesuvio
GPS
INGV - OV
SANA
Caseificio in S. Anastasia
Vesuvio
GPS
INGV - OV
TERZ
Vesuvio
GPS
INGV - OV
Vesuvio
GPS
INGV - OV
C. Flegrei GPS
INGV - OV
ARFE
Terzino
–
Tenuta
Fabbrocino
Ente Assistenza al Volo Sorrento
Accademia Aeronautica –
Pozzuoli
Arco Felice
GPS
INGV - OV
BAIA
Baia
GPS
INGV - OV
IPPO
Ippodromo – Agnano
GPS
INGV - OV
LICO
Istituto Agrario di Licola
GPS
INGV - OV
MORU
Monte Ruscello
GPS
INGV - OV
QUAR
Quarto
GPS
INGV - OV
RITE
Rione Terra – Pozzuaoli
GPS
INGV - OV
FORI
Forio D’Ischia – Municipio
C.
Flegrei
C.
Flegrei
C.
Flegrei
C.
Flegrei
C.
Flegrei
C.
Flegrei
C.
Flegrei
I. d’Ischia
GPS
INGV - OV
SERR
INGV - OV
TRC
Serrara
Fontana
- I. d’Ischia GPS
Municipio
Serbatoio Acquedotto I. d’Ischia GPS
Maggiore Alto
Procida
I.
d i GPS
Procida
Sede storica Osservatorio Vesuvio
Clinometrica
Vesuviano
Tre Case
Vesuvio
Clinometrica
CMD
Camaldoli della Torre
Vesuvio
Clinometrica
INGV - OV
DMA
Galleria Marina Militare
Clinometrica
INGV - OV
DMB
Clinometrica
INGV - OV
DMC
Clinometrica
INGV - OV
BAI
Baia
Clinometrica
INGV - OV
TOI
Toiano (pozzo – 8)
C.
Flegrei
C.
Flegrei
C.
Flegrei
C.
Flegrei
C.
Flegrei
Clinometrica
INGV - OV
ENAV
ACAE
AQMO
IPRO
OVO
Nome – descrizione sito
Area
Rete
INGV - OV
INGV - OV
INGV - OV
INGV - OV
Acquisizione e/o
Trasmissione Dati
Via telefonia rete
fissa
Via telefonia rete
fissa
Via telefonia rete
mobile
Via telefonia rete
fissa
Via telefonia rete
fissa
Via telefonia rete
mobile
Via telefonia rete
fissa
Via telefonia rete
fissa
Via telefonia rete
fissa
Via telefonia rete
fissa
Via telefonia rete
fissa
Via telefonia rete
fissa
Via telefonia rete
fissa
Via telefonia rete
fissa
Via telefonia rete
fissa
Via telefonia rete
fissa
Via telefonia rete
fissa
Via telefonia rete
fissa
Via telefonia rete
fissa
Via telefonia rete
mobile
Via telefonia rete
fissa
Via telefonia rete
fissa
Via telefonia rete
fissa
Via telefonia rete
fissa
Via telefonia rete
fissa
Via telefonia rete
fissa
Via telefonia rete
fissa
Via telefonia rete
fissa
60
Sigla
C.
Flegrei
C.
Flegrei
C.
Flegrei
C.
Flegrei
C.
Flegrei
Vesuvio
Clinometrica
Sezione di
Riferimento
INGV - OV
Clinometrica
INGV - OV
Clinometrica
INGV - OV
Mareografica
INGV - OV
Mareografica
INGV - OV
Mareografica
INGV - OV
C.
Flegrei
Vesuvio
Mareografica
INGV - OV
Mareografica
INGV - OV
C.
Flegrei
Strombol
i
Strombol
i
Strombol
i
Strombol
i
Stromboli
Mareografica
INGV - OV
GPS
INGV - CT
GPS
INGV - CT
GPS
INGV - CT
GPS
INGV - CT
GPS
INGV - CT
Acquisizione e/o
Trasmissione Dati
Via telefonia rete
fissa
Via telefonia rete
fissa
Via telefonia rete
fissa
Via telefonia rete
mobile
Via telefonia rete
mobile
Via telefonia rete
mobile
Via telefonia rete
mobile
Via telefonia rete
mobile
Via telefonia rete
mobile
Via telefonia rete
mobile
Via Wireless +
Intranet
Via telefonia rete
mobile
Via telefonia rete
mobile
Via Intranet
Strombol
i
Strombol
i
Strombol
i
Stromboli
Clinometrica
INGV - CT
Via radio
Clinometrica
INGV - CT
Via radio
Clinometrica
INGV - CT
Via radio
Stazione Totale
INGV - CT
Panarea
GPS
INGV - CNT
Lisca Bianca
Panarea
GPS
INGV - CNT
Panarea
Mareografica
INGV - CNT
Lipari
GPS
INGV - CT
Via rete intranet
VGPL
Panarea (dal Dic.02
all’Ago.03)
Osservatorio Geofisico
Eoliano
Grotta Palizzi
Via
Wireless
+
Intranet
Via telefonia rete
mobile
Via telefonia rete
mobile
Locale
Vulcano
GPS
INGV - CT
VCSP
VVLC
GPL
VCS
VLC
PZA
SLT
RO3
Campo Sportivo
Vulcanello
Grotta Palizzi
Campo Sportivo
Vulcanello
Pozzo AGIP
Sotto Lentia
Roja 3
Vulcano
Vulcano
Vulcano
Vulcano
Vulcano
Vulcano
Vulcano
Vulcano
GPS
GPS
Clinometrica
Clinometrica
Clinometrica
Clinometrica
Clinometrica
Clinometrica
INGV
INGV
INGV
INGV
INGV
INGV
INGV
INGV
EIIV
Sede Sezione – Catania P.
Roma
Sede Sezione – Nicolosi
Serra la Nave – Oss.
Astrofisico
Monte Gallo
Etna
GPS
INGV - CT
Via telefonia rete
mobile
Via Wireless
Via Wireless
Via radio
Via radio
Via radio
Locale
Da reinstallare
In locale (ex via
ARGO)
Locale
Etna
Etna
GPS
GPS
INGV - CT
INGV - CT
Via rete Intranet
Via Wireless
Etna
GPS
INGV - CT
Via telefonia
mobile
TOIS
Toiano (superficie)
ARC
Arco Felice (pozzo –6)
ARCS
Arco Felice (superficie)
MIS
Capo Miseno
POZ
Pozzuoli
CSM
Castellamare di Stabia
NPL
Napoli
TDG
Torre del Greco
NIS
Nisida
SCPS
Sede Centro Operativo
SPLB
Punta Labronzo
SPLN
Punta Lena
STDF
Timpone del Fuoco
SVIN
PLB
Osservatorio San
Vincenzo
Punta Labronzo
PLN
Punta Lena
TDF
Timpone del Fuoco
TheodoR
OS
CPAN
Labronzo – Sciara del
Fuoco
Panarea loc. Ditella
LI3D
LOSV
NICO
ESLN
EMGL
Area
Rete
-
CT
CT
CT
CT
CT
CT
CT
CT
rete
61
Sigla
EMEG
Monte Egitto
Etna
GPS
Sezione di
Riferimento
INGV - CT
EMAL
C.da Monte Maletto
Etna
GPS
INGV - CT
EDAM
Dammusi
Etna
GPS
INGV - CT
EGDF
EMFN
EFAR
EPLU
ECRA
EINT
ELEO
EPDN
Etna
Etna
Etna
Etna
Etna
Etna
Etna
Etna
GPS
GPS
GPS
GPS
GPS
GPS
GPS
GPS
INGV
INGV
INGV
INGV
INGV
INGV
INGV
INGV
-
CT
CT
CT
CT
CT
CT
CT
CT
Etna
Etna
Etna
Etna
Etna
Etna
Etna
Etna
Etna
Etna
GPS
Clinometrica
Clinometrica
Clinometrica
Clinometrica
Clinometrica
Clinometrica
Clinometrica
Clinometrica
Clinometrica
INGV
INGV
INGV
INGV
INGV
INGV
INGV
INGV
INGV
INGV
-
CT
CT
CT
CT
CT
CT
CT
CT
CT
CT
Via radio
Via radio
Via radio
Via radio
Via radio
Via radio
Via radio
Locale
Via radio
Via radio
Etna
Clinometrica
INGV - CT
Via radio
EE1-4
EE5-8
PSGL
Grotta delel Femmine
Monte Fontane
C.da Farelle
Punta Lucia
Cratere del Piano
Intermedia
S. Leonardello
Pizzi Deneri - Oss.
Vulcanologico
Serra Pizzuta Calvarina
Monte Denza
Monte Egitto
Monte Maletto
Monte Scavo
Passo dei Dammusi
Monte Nero
C.da Farelle
C.da Casa del Vescovo
C.da
Serra
Pizzuta
Calvarina
Pizzi Deneri - Oss.
Vulcanologico
Schiena dell'Asino
Pernicana
Serra Ghirlanda
Acquisizione e/o
Trasmissione Dati
Via telefonia rete
mobile
Via telefonia rete
mobile
Via telefonia rete
mobile
Locale
Via radio
Via radio
Via radio
Via radio
Via radio
Via Wireless
Via radio
Estensimetrica
Estensimetrica
Clinometrica
INGV - CT
INGV - CT
INGV - CT
Locale
Locale
Locale
PSCR
Scauri
Clinometrica
INGV - CT
Locale
PZND
Zineti
Clinometrica
INGV - CT
Locale
PSGL
Serra Ghirlanda
GPS
INGV - CT
Locale
PSCR
Scauri
GPS
INGV - CT
Locale
PZND
Zineti
Etna
Etna
Pantelleri
a
Pantelleri
a
Pantelleri
a
Pantelleri
a
Pantelleri
a
Pantelleri
a
GPS
INGV - CT
Locale
ESPC
MDZ
MGT
MMT
MSC
DAM
MNR
EC10
CDV
SPC
EPDN
Area
Rete
62
Allegato 3: Reti geodetiche – campagne discrete
Tecnica
Area Vulcanica o Sismica e Località
Numero di
vertici
GPS
Livellazione
Colli Albani
Colli Albani
10
115 (65 km)
GPS
Livellazione
GPS
Piana Campana (CAPGN)
Piana Campana
Area Napoletana (NVAGN)
•
Sottorete di Riferimento
•
Sottorete Campi Flegrei
•
Sottorete Vesuvio
•
Sottorete Ischia
23
230 (200 km)
100
5
16
21
12
Livellazione
Area Napoletana
•
Sottorete Campi Flegrei
•
Sottorete Vesuvio
Isola d’Ischia
Arcipelago Isole Eolie (Tyrgeonet)
630
330
300
230
9
Panarea
Lipari-Vulcano
Vulcano Nord (Cratere della Fossa)
Vulcano
Vulcano - (Cratere della Fossa - La
Forgia)
Etna (*)
•
Sottorete di Riferimento
•
Sottorete Interna
•
Sottorete Ionica
•
Sottorete "Profilo Nord Sud"
•
Sottorete "Profilo Est-Ovest"
Etna – Pernicana (Rocca Campana)
Etna – Pernicana (Rocca Pignatello)
Etna – fianco Nord-orientale
Etna – fianco Sud-occidentale
Etna – fianco Sud
Etna
Pantelleria
Pantelleria
Livellazione
GPS
GPS
GPS
GPS
Livellazione
EDM
GPS
GPS
GPS
EDM
EDM
EDM
Livellazione
GPS
Livellazione
Frequenza di
misura minima
(campagne/ann
o)
0.5
0,33
0.33
0.33
0.33
0.33
0.33
0.33
Sezione di
Anno
riferimento
della
misura
più
recent
e
2004
INGV-CNT
2003
INGV-OV
INGV –
CNT
1998
INGV-OV
1987
INGV-OV
2003
INGV-OV
INGV-OV
1
0.5
0.33
1
2004
2004
2004
2003
2004
8
13
16
100 (24 km)
12
2
1
1
0.5
1
2004
2004
2004
2003
2004
INGV-OV
INGV –
CNT
INGV - OV
INGV-CNT
INGV-CT
INGV-CT
INGV-OV
INGV-CT
90
5
16
21
10
12
1
1
1
1
1
1
2004
INGV-CT
6
5
14
14
16
230 (150 km)
12
100 (50 km)
3
3
1
1
1
0.33
0.5
2004
2004
2004
2004
2004
2001
2003
1996
INGV-CT
INGV-CT
INGV-CT
INGV-CT
INGV-CT
INGV-OV
INGV-CT
INGV-OV
(375
(135
(240
(100
km)
km)
km)
km)
(*) Oltre alle sottoreti descritte di seguito, la rete dell’Etna include le due reti della Pernicana e le
stazioni GPS permanenti (Allegato 2)
63
64
TTC4 “Sorveglianza sismologica delle aree vulcaniche
attive”
Responsabile: M.Martini
65
66
1. Premessa
-
-
-
Il sistema di sorveglianza dei vulcani attivi del territorio nazionale realizzato dall’INGV
è organizzato con una strutturazione decentrata, sviluppata per aree regionali ed
affidata alle diverse sezioni dell’Istituto che, nel corso degli anni, hanno sviluppato
competenze specifiche per il monitoraggio delle diverse aree vulcaniche. Attualmente
questa attività è ripartita tra le sezioni INGV di Napoli “Osservatorio Vesuviano” (OV)
e di Catania (CT), che curano rispettivamente il monitoraggio dei vulcani attivi della
Campania (Vesuvio, Campi Flegrei ed Ischia) e della Sicilia (Etna, Isole Eolie). Unica
eccezione a questo schema organizzativo è costituito dal monitoraggio sismico dello
Stromboli, realizzato con la compartecipazione delle sezioni Centro Nazionale
Terremoti (CNT), OV e CT ed affidato alla sezione OV che ha sviluppato studi specifici
sull’attività di questo vulcano. Questa strutturazione ha determinato un livello di
autonomia organizzativa delle diverse sezioni impegnate nel monitoraggio che, in
generale, è risultata non negativa, consentendo lo sviluppo e la sperimentazione di
diversi sistemi sia per il rilevamento dei segnali che per le tecniche di acquisizione, di
analisi ed archiviazione dei dati, permettendo di utilizzare le soluzioni più appropriate
per il diverso stato di attività di ogni vulcano. Tuttavia alcune problematiche, quali la
coesistenza di sistemi eterogenei (reti a trasmissione analogica, via cavo e/o via
radio; reti a trasmissione digitale continua via cavo, radio o satellitare; sensori a
corto periodo e/o sensori a banda allargata o broad-band; sistemi multicanali ad
elevato flusso di dati; reti multiparametriche; reti sismiche di pronto intervento), il
decentramento dei sistemi di archiviazione ed accesso ai dati ed il ritardo nello
sviluppo di una reale connessione tra i diversi sistemi di archiviazione e banche dati,
richiedono un ulteriore sforzo per raggiungere il livello di integrazione auspicato dal
piano triennale dell’Istituto (INGV-Grid). Il miglioramento dell’integrazione delle reti
ha il fine di garantire un monitoraggio più efficiente e un accesso distribuito a dati di
elevata qualità, fondamentale per il progresso del livello di ricerca scientifica
realizzabile dall’Istituto.
In base a quanto esposto, nell’ambito delle attività del TTC sono stati individuati i
seguenti obiettivi prioritari:
fornire elementi per il miglioramento dello standard delle reti, già in parte previsti
dai progetti in fase di realizzazione da parte dei diversi centri di monitoraggio,
valutando anche le diverse esperienze già realizzate, favorendo in particolare le
installazioni di stazioni sismiche digitali a 3 componenti, ad alta dinamica in ampiezza
e frequenza, e sistemi di trasmissione affidabili e scalabili alle necessità crescenti di
banda.
migliorare l’integrazione delle diverse reti di monitoraggio sismico vulcanico e della
rete sismica nazionale, definendo i criteri e le tecniche per la trasmissione in tempo
reale e/o quasi reale dei segnali e dei dati parametrici tra le diverse sale di
monitoraggio INGV.
estendere l’accessibilità ai dati rilevati dalle reti di monitoraggio, per favorire la
produzione scientifica dell’INGV e le collaborazioni tra le unità orientate
prevalentemente all’attivitità di ricerca e le unità impegnate anche nello sviluppo dei
sistemi di monitoraggio dell’ente.
2. Situazione attuale
2.1 Sezione di Napoli “Osservatorio Vesuviano” (OV)
La sezione OV, attraverso le attività dell’U.F. “Centro di Monitoraggio”, si occupa dello
sviluppo e gestione della rete sismica centralizzata per il monitoraggio dei vulcani
attivi della Campania e, a partire dal gennaio 2003, della rete a larga banda per il
monitoraggio dello Stromboli, per un totale di 44 stazioni sismiche, di cui 16 a larga
banda. Le reti sono così costituite:
67
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Rete sismica per il monitoraggio del vulcani della Campania:
Rete di 31 stazioni, di cui 28 analogiche a corto periodo e 3 digitali a larga banda
dotate di geofoni Guralp CMG40T (estensione 60s), suddivise nelle sottoreti del
Vesuvio (12 stazioni), dei Campi Flegrei – Ischia (12 stazioni) ed una sottorete a
scala regionale (7 stazioni).
Trasmissione diretta numerica, via radio-modem, per le stazioni a larga banda e
trasmissione analogica, via radio e linee dedicate CDA (5 linee) per le stazioni a corto
periodo, verso il centro di acquisizione di Posillipo, attualmente ospitato in un
container messo a disposizione dal DPC. Per la trasmissione sono utilizzati dei ponti
radio a Nola e Pompei (per rete Vesuvio) ed al Matese (per rete Ischia). Al centro di
Posillipo conversione numerica delle linee analogiche e centralizzazione dei segnali
presso la sede di Via Diocleziano tramite rete Intranet, realizzata con una linea
numerica dedicata CDN (2Mb/s) primaria ed una HDSL (2Mb/s) tipo “Ring” secondaria
di backup.
Sistema di acquisizione presso OV, con mantenimento in linea degli ultimi 3 mesi
di dati in continua, ed acquisizione ridondata presso il centro di Posillipo.
Analisi in tempo reale dei segnali mediante sistema sviluppato dal U.F. Centro di
Monitoraggio (monitoraggio segnali, polarizzazione, spettrogramma, analisi off-line
assistita, pubblicazione su web dei segnali, interfaccia GUI con sistema di
localizzazione automatico, sistema di controllo ed allarme del flusso dati), integrato
con sistema software Earthworm (picking e localizzazione automatica, esportazioneimportazione dei segnali).
Archiviazione degli eventi transienti e dei dati parametrici tramite database
relazionale (SQL Serever) completo di dati relativi alle stazioni e puntatori a files
segnali, archiviati in formato IASPEI SUDS. Pubblicazione on-line del catalogo sismico
del Vesuvio. Pubblicazione in tempo reale di forme d’onda di 6 stazioni della rete
tramite web della sezione OV
Rete sismica per il monitoraggio dello Stromboli:
Rete di 13 stazioni tutte dotate di geofoni a larga banda Guralp CMG40T
(estensione 60s) ed acquisitori GAIA INGV.
Trasmissione dei dati tramite radio-modem UHF, con centralizzazione intermedia
presso il COA di Stromboli e l’Osservatorio INGV di Lipari e centralizzazione finale
presso le sale di monitoraggio di OV e CT, tramite sistema earthworm e rete GARR-B.
Il sistema è utilizzato anche per la trasmissione di alcune stazioni della rete verso il
CNT
Sistema di acquisizione in continuo presso OV, ed acquisizione ridondata presso il
COA di Stromboli e l’Osservatorio Lipari.
Analisi in tempo reale dei segnali generati dall’attività stromboliana (detezione,
localizzazione, polarizzazione e inversione funzione sorgente del segnali VLP, analisi
del tremore) mediante cluster Linux dedicato al calcolo in tempo reale e specifici
moduli earthworm, sviluppati presso l’UF Centro di Monitoraggio (sistema EOLO).
Archiviazione in modo continuo dei segnali acquisiti tramite sistema NAS.
Archiviazione dei dati parametrici calcolati dal sistema automatico EOLO tramite data
base relazionale (mySQL). Pubblicazione delle analisi automatiche su web
(http://eolo.ov.ingv.it)
Rete sismica mobile
La Rete Sismica Mobile della sezione OV afferisce alla U.F. Sismologia ed è
composta da 15 stazioni sismiche Lennartz Marslite dotate di sismometri a corto
periodo Lennartz LE3Dlite. Il sistema non integrabile in modo immediato nel sistema
di monitoraggio della sezione essendo costituita da stazioni automatiche in grado di
registrare solo localmente i segnali acquisiti
Progettazione di un sistema mobile ad integrazione della rete di monitoraggio
basato su sistemi a bassa potenza per l’acquisizione e la centralizzazione dei segnali,
68
-
-
con capacità di immediata integrazione dei dati nel sistema di analisi correntemente
utilizzato.
Sistemi da pozzo
Nell’area di vulcanismo attivo della Campania la sezione OV gestisce 5 stazioni
dilatometriche da pozzo (2 nell’ area Vesuvio, 3 ai Campi Flegrei), realizzate in
collaborazione con il Dip. di Fisica dell’Università di Salerno, nell’ambito del progetto
POR Regione Campania “Centri di Competenza” e di un precedente progetto di ricerca,
in parte finanziato dall’Osservatorio Vesuviano. Per tali stazioni, che per l’alta
dinamica in frequenza ed ampiezza sono in grado di rilevare la deformazione dinamica
associata alla propagazione di onde sismiche, è in atto un processo di integrazione
nel sistema di monitoraggio. Nel corso del 2005 è prevista la centralizzazione dei
segnali presso la sala di monitoraggio OV, attualmente acquisiti localmente mediante
Quanterra Q330, e l’installazione di 2 ulteriori dilatometri. Nel 2005, come previsto dal
finanziamento POR “Centri di Competenza”, le rete dilatometrica della Campania sarà
integrata anche con 6 sismometri a larga banda da pozzo.
a Stromboli nel corso del 2005 dovranno essere installati 2 dilatometri da pozzo
previsti e finanziati dalla convezione con il DPC-INGV.
2.2 Sezione di Catania
La sezione di Catania gestisce la Rete Sismica Unificata della Sicilia Orientale, al
momento costituita da 65 stazioni, suddivise in 4 sottoreti, due ubicate nelle aree di
vulcanismo attivo dell’Etna e delle Isole Eolie e le altre due nelle aree tettoniche
attigue degli Iblei e Calabro-Peloritana.
La strumentazione è ancor oggi essenzialmente di tipo analogico, anche se dal 2002 è
stato avviato un processo di rinnovamento strumentale, che ha portato nel 2003-2004
all’installazione di 12 stazioni digitali 3 componenti sull’Etna, 9 delle quali equipaggiate
con sensori a larga-banda (40s). Questa nuova sottorete a larga-banda impiega un
sistema misto di trasmissione dei segnali parte via radio-modem e parte via satellite.
Situazione attuale della rete sismica permanente nelle aree vulcaniche della Sicilia
Orientale
Rete sismica dell’Etna
- rete analogica
- circa 20 siti ancora funzionanti in trasmissione radio su ponti analogici
- centro di acquisizione presso la Sala Operativa di Catania- 6 ponti radio
- rete digitale mista terrestre-satellitare
- 12 stazioni installate
- Hub a Catania (stazioni Etna + Sicilia Orientale)
- 3 stazioni VSAT costituiscono i nodi di raccolta di stazioni in telemetria terrestre
progetto Cesis)
- installazioni in pozzo
- 1 installazione multi-parametrica (sismologia+deformazioni del suolo) in previsione
di installazione nel 2005
Rete sismica delle Isole Eolie
- rete analogica
- circa 12 siti ancora funzionanti in trasmissione radio
- centro di acquisizione principale presso l’Osservatorio di Lipari, anche di una parte
delle 13 stazioni larga-banda di Stromboli gestite dall’OV
- linea GARR per il trasferimento dei segnali dall’Osservatorio di Lipari (tramite
Earthworm) alla Sala Operativa di Catania
progetto Cesis): 2 a Vulcano, 1 ad Alicudi, 1 a Filicudi, 1 a Panarea e 1 a Lipari
- 2 stazioni in previsione di installazione a Stromboli nel 2005
69
Rete sismica di Pantelleria
- 2 stazioni in previsione di installazione nel 2005
Acquisizione, analisi on-line e collegamento dati off-line
acquisizione dei dati presso il CUAD di Catania e trasferimento mediante linea
dedicata a 1 Mbit alla Sala Operativa di Catania e Rete GAR da Lipari. Ridondanza
della linea dedicata a 1 Mbit mediante Wireless. Mantenimento in linea degli ultimi 6
mesi di dati in continua
- integrazione e gestione in tempo reale dei dati provenienti da fonti diverse (stazioni
analogiche e digitali) con sistema software Earthworm
- Archiviazione in formato IASPEI SUDS (disponibilità anche in formato SAC su
richiesta) dei segnali in continuo e degli eventi transienti su sistema NAS da 2 TB. Il
backup è eseguito su supporti DAT e DVD. I dati parametrici sono archiviati tramite
database relazionale. Pubblicazione su INTRANET del catalogo sismico.
- Analisi in tempo reale dei segnali mediante sistemi sviluppati dal U.F. Sismologia
(visualizzazione dei segnali, localizzazione automatica dei terremoti, polarizzazione,
spettrogramma, analisi off-line assistita). Diversi nuovi sistemi attivi presso la Sala
Operativa sono stati realizzati in collaborazione con l’UF Sala Operativa. Per l’analisi
o n - l i n e dei segnali sismo-vulcanici oltre all’analisi spettrale in continuo
(spettrogrammi), alla polarizzazione e al calcolo dell’ampiezza RMS per il tremore
vulcanico viene eseguita all’Etna la localizzazione del tremore e il riconoscimento e
conteggio degli eventi LP. Per quanto riguarda Stromboli è in funzione un sistema di
riconoscimento e conteggio degli eventi LF e delle frane. Pubblicazione su INTRANET
dei dati parametrici e dei segnali di alcune stazioni.
- invio delle localizzazioni automatiche e dei relativi picking in automatico via e-mail
alla Sala Operativa di Roma e allertamento mediante SMS
- trasmissione di alcuni segnali analogici via Internet a Roma (earthworm)
- scambio dati stazioni digitali in tempo reale (satellitare) con CNT (3 stazioni)
Rete Mobile
- 4 stazioni digitali Lennartz M24 a 24 bit a 6 canali, dotate di trasmissione
SpreadSpectrum
- 4 stazioni stand-alone digitali Lennartz M24 a 24 bit a 6 canali
- 1 stazione digitale Lennartz MarsLite
- 4 stazioni Lennartz PCM5800
- 9 sensori a larga-banda e 5 accelerometri
- Furgone mobile con sistema di alimentazione autonomo a pannelli solari e gruppo
elettrogeno
Sistemi di acquisizione
- sistema ridondato di acquisizione per la rete analogica a Catania e all’Osservatorio di
Lipari
- nuovo sistema di acquisizione della nuova rete digitale (terrestre-satellitare) in fase
di consolidamento e potenziamento
2.3 Centro Nazionale Terremoti
Rete sismica del Niyragongo
- Dalla fine del 2003 è operativa nella Repubblica Popolare del Congo una rete
sismica installata dal CNT nell’ambito di un progetto ONU per il monitoraggio del
vulcano. La rete attualmente è costituita da 7 stazioni, 5 con geofoni Lennartz da 5s e
2 con geofoni a larga banda Trillium da 40s, tutte equipaggiate con acquisitori INGV
GAIA e trasmesse via radiomodem UHF al centro operativo di Goma. Attualmente la
rete è gestita da personale locale dell’Osservatorio Vulcanologico di Goma. Il
personale INGV del CNT,
tramite missioni temporanee, ha provveduto alla
installazione, controlli ed ottimizzazione della rete.
70
3. Sviluppi previsti per il monitoraggio sismico dei vulcani
Tenuto conto dei progetti esecutivi in corso di realizzazione, delle esperienze condotte
dalle diverse sezione INGV per il rinnovamento delle reti di monitoraggio sismico e dei
sistemi di analisi dei segnali generati in ambiente vulcanico, delle scelte tecnologiche
adottate nelle recenti realizzazioni effettuate per il rinnovamento delle reti di
monitoraggio sismico, gli sviluppi programmati a breve termine per le reti sismiche
per il monitoraggio vulcanico prevedono:
- la realizzazione di una copertura relativamente omogenea di stazioni 3C a largabanda nelle aree vulcaniche monitorate e un infittimento delle reti in aree di
particolare interesse, con un miglioramento della dinamica in frequenza ed ampiezza
dei segnali rilevati.
- la realizzazione, dove attuabile, di infrastrutture di elevata qualità per la logistica
delle stazioni. Le realizzazioni dovranno consentire l’ottimale condizionamento sia
della sensoristica che della parte elettronica. I nuovi impianti di alimentazione
dovranno essere realizzati e dimensionati in modo tale sia da consentire la maggiore
continuità di funzionamento possibile anche in caso di avverse condizioni meteo,
nonché di alloggiare, se necessario, altre tipologie strumentali (es. stazioni GPS). Le
recenti installazioni realizzate dalla sezione CT costituiscono un valido riferimento per
il tipo di infrastrutture da realizzare .
- la centralizzazione dei segnali tramite sistemi ad elevata affidabilità e brevi tempi di
ripristino, in caso di avaria. Lo schema proposto, quando non è possibile una
trasmissione diretta verso i centri di monitoraggio, è quello dell’adozione di nodi
intermedi di raccolta per gruppi di stazioni remote, distribuiti con una copertura
ottimizzata delle aree monitorate, opportunamente rinforzati nei sistemi di
trasmissione verso i centri di monitoraggio. Saranno privilegiati i nodi dotati di
sistema primario per la trasmissione dei segnali verso i centri di monitoraggio basati
su tecnologia wireless o satellitare, possibilmente dotati di sistemi di trasmissione
secondari di backup di diversa natura (ad esempio linee numerica dedicate tipo “ring”)
e sistemi di salvataggio locale dei segnali (ad esempio buffer circolari di sufficiente
durata). Per la trasmissione satellitare, in conformità con le scelte effettuate dall’ente
per altre reti sismiche, la tecnologia adottata sarà Nanometrics su canale satellitare
Intelsat. Un esempio di implementazione a nodi di concentrazione è costituito dalla
rete digitale dell’Etna (12 stazioni), che ha adottato un sistema di teletrasmissione
misto terrestre+satellitare, con 4 nodi di rilancio dei segnali via satellite. In questo
caso l’ubicazione dei nodi satellitari, tutti a bassa quota, costituisce una garanzia di
maggiore affidabilità di funzionamento del sistema di monitoraggio sia nel caso di
avverse condizione meteo sia nel caso di gravi crisi sismiche ed eruttive. Per le reti del
Vesuvio, dei Campi Flegrei-Ischia e per una parte della rete a larga banda dello
Stromboli, vista la ridotta estensione del territorio da monitorare e/o la necessità di
centralizzazione di sistemi ad elevato consumo di banda (array sismici,
centralizzazione di reti addizionali di pronto intervento, sistemi di monitoraggio
multiparametrico etc.), saranno adottati principalmente nodi intermedi di acquisizione
dotati di sistemi di connessione di tipo wireless, con funzione di backbone per la
realizzazione una rete a velocità relativamente elevata, sulla stregua di quanto
realizzato a scala maggiore dal progetto High Performance Wireless Research and
Education Network (HPWREN) dalla Univ. of California- San Diego.
- per le caratteristiche peculiari dei segnali sismici generati in ambiente vulcanico non
si ritiene opportuno definire uno standard per il tipo di sensore da adottare, essendo
evidente da ricerche condotte a livello internazionale la necessità di estendere ad un
campo di frequenze quanto mai ampio le capacità di rilevamento delle reti di
monitoraggio sismico adottate sui vulcani. Pertanto la scelta dovrà essere basata su
livello di condizionamento del sito, sulle possibilità di gestione degli strumenti adottati
71
e sull’accettabilità del livello di investimento economico rispetto alle necessità del
sistema complessivo di monitoraggio. In ogni caso per le stazioni a larga banda si
ritiene necessario adottare sensori con periodo superiore a 30s (es. Nanometrics
Trillium 40s, Guralp CMG40T esteso a 60s, STS2 120s )
- si ritiene opportuno che una parte della rete a corto periodo rimanga in funzione,
essendo certamente valida per l’analisi dei terremoti VT e per la caratterizzazione del
mezzo di propagazione dei segnali sismici. Anche per i sistemi a corto periodo è
comunque raccomandata una migrazione progressiva verso sistemi 3 componenti ed a
trasmissione digitale, migliorandone la dinamica in ampiezza, possibilmente
utilizzando geofoni a maggiore dinamica (ad esempio S13 Geotech non più utilizzati
dalla rete sismica nazionale). Come per la rete sismica nazionale, la completa
sostituzione del sistema analogico di trasmissione sarà ipotizzabile solo dopo la
verifica di funzionamento sufficientemente estesa nel tempo delle nuove reti digitali.
- per i sistemi di archiviazione dei segnali e dei dati parametrici, sia quelli realizzati
per i sistemi automatici che quelli supervisionati da operatori, si privilegia lo sviluppo
di DB relazionali con motore server SQL (es. mySQL, SQL server, etc), in modo da
favorire la distribuzione dei dati all’interno dell’ente mediante intefacciamento remoto
di un eventuale portale, come auspicato dal TTC 9 e 17 (banche dati e cataloghi dei
terremoti).
4. Punti qualificanti per lo sviluppo delle attività del TTC4
In generale il monitoraggio sismico nelle aree vulcaniche, pur condividendo alcune
delle scelte tecniche adottate anche per i sistemi predisposti per il monitoraggio
sismico del territorio nazionale (si veda TTC1 per dettagli), dispone correntemente di
reti con un maggiore densità di stazioni e, a causa della natura maggiormente
diversificata dei segnali rilevabili, utilizza sistemi specifici (es. sensori a larga banda
estesa, antenne sismiche, reti di sensori multiparametrici, etc..). Pertanto alcuni degli
elementi qualificanti nell’attività previste sono condivisi dal TTC1 mentre altri sono
frutto di tale specificità. I punti principali individuati prevedono :
- una condivisione delle tecnologie, soprattutto nei sistemi di gestione dei flusso dei
dati, in modo da favorire sistemi ad elevato livello di integrabilità tra le diverse sale di
monitoraggio. Attualmente è in avanzata fase di sperimentazione il sistema
earthworm per l’export/import dei dati, che ha permesso uno scambio continuo di
alcuni segnali tra CNT, OV e CT. Nel caso di reti sismiche satellitari un sistema analogo
(InterNAQS) è stato realizzato dalla Nanometrics. Nello sviluppo proposto si favorirà
l’integrazione di questi sistemi, per realizzare una completa interoperabilità dei sistemi
di monitoraggio adottati dalle diverse sale sismiche.
- la creazione di sistemi ridondanti di trasmissione dati e di acquisizione. Alcune nuove
tecnologie adottate per la trasmissione (sistema satellitare, linee RUPA) consentono di
instradare il flusso di dati su più centri di acquisizione; già ora il sistema satellitare
Nanometrics Libra “non vulcanico” è ridondato nei centri di acquisizione (le stazioni
dell’Italia continentale verso Roma e Grottaminarda, le stazioni di monitoraggio
tettonico della Sicilia Orientale a Roma e Catania). È in corso di sperimentazione la
ridondanza del sistema di trasmissione di alcune stazioni della rete sismica regionale
mediante linee numeriche RUPA (CNT-OV-CT). Analogamente a quanto realizzato per
il monitoraggio delle aree tettoniche, anche per il monitoraggio vulcanico risulta quindi
necessario procedere alla realizzazione di un accettabile livello di ridondanza nella
trasmissione/acquisizione dei segnali sismici. Questa ridondanza dovrà consentire da
una parte la creazione di canali alternativi di trasmissione dati, e quindi la
continuazione del servizio di monitoraggio anche in caso di mancanza del canale di
trasmissione primario, dall’altra la gestione di eventuali emergenze dovute sia a guasti
gravi che a eventi disastrosi, che potrebbero non permettere l’operatività di una sala
di monitoraggio e richiedere l’immediato del trasferimento delle attività presso un
72
centro alternativo. Questo processo sarà favorito dalle iniziative intraprese anche
nell’ambito del TTC9.
- l’installazione di arrays sismici densi multicanale per alcuni vulcani, già previsti per
Vesuvio, Campi Flegrei ed Etna, equipaggiati con sensori a corto periodo, per il
rilevamento e lo studio del tremore vulcanico e dei segnali transienti emergenti
- l’installazione di sistemi multiparametrici. Sono previsti sistemi da pozzo che
integrano stazioni sismiche a larga banda e sensori dilatometrici ad alta risoluzione,
già programmati e/o in parte realizzati al Vesuvio, Campi Flegrei, Stromboli, per lo
studio delle sorgenti sismiche complesse e dei fenomeni di pressurizzazione. Sono
ipotizzabili sistemi integrati sismo-acustici, realizzabili sull’ Etna e Stromboli, per lo
studio dell’emissione acustica associata ai processi esplosivi. Per l’Etna un processo di
integrazione tra rete sismica e rete geodetica è stato già avviato, avendo realizzato
diverse installazioni di tipo multi-parametrico; si propone di estendere per quanto
possibile la condivisione di siti e supporti per la trasmissione dei segnali con vantaggi
in termini di efficienza nell’installazione e gestione, eventualmente adottando tecniche
di trasmissione progressiva per siti non idonei alla doppia installazione (usando per
esempio un primo tratto di trasmissione radio per il canale geodetico e/o sismico, fino
ad un punto comune di immissione dei segnali nel vettore trasmissivo).
- l’adozione di sistemi di calcolo parallelo dedicati all’analisi in tempo reale dei
segnali, in parte già realizzati dalla Sezione OV. Questi sistemi sono necessari per
attivare procedure piuttosto complesse rispetto alle tecniche classiche di analisi
adoperate dalle reti sismiche tradizionali. In particolare questi sistemi dedicati
saranno utilizzati per l’applicazione di tecniche spettrali multicanale ad alta
risoluzione, per l’analisi del tremore acquisito dagli arrays, e per l’applicazione di
procedure di inversione numerica, per la valutazione dei parametri dinamici di
sorgenti sismiche complesse.
- la realizzazione di sistemi ad elevata capacità di archiviazione dei segnali sismici,
basati su tecnologia NAS e/o RAS ad elevata affidabilità e scalabilità. Tali sistemi
sono necessari per il potenziamento dei sistemi locali di archiviazione delle sezioni OV
e CT , in modo da poter estendere alla durata di diversi anni l’accesso in linea ai
segnali acquisiti in modo continuo dalle reti di monitoraggio, che attualmente è
piuttosto limitato.
- l’adozione di una rete di collegamento tra le sale sismiche efficiente, affidabile e
possibilmente protetta. Tramite questo collegamento si prevede di trasferire le
informazioni elaborate da una sala di monitoraggio alle altre sale in tempo reale, in
modo da evitare ritardi nella condivisione delle informazioni. Questa attività sarà
sperimentata con il collegamento RUPA già realizzato tra CNT, OV e CT (vedere TTC1
e TTC9)
- la creazione di una interfaccia comune per l’interrogazione delle diverse banche dati
dei segnali e dati parametrici, possibilmente creando un portale unico di accesso. Per i
segnali sismici, oltre alla esportazione/importazione continua ed in tempo reale tra i
diversi centri di monitoraggio, realizzata tramite le tecnologia precedentemente
proposte (earthworm e/o Nanometrics), applicata ad una selezione dei segnali
concordata tra le diverse sale di monitoraggio, sarà parallelamente realizzato un
sistema ad interrogazione, basato su tecnologia client-server (ad esempio tramite
modulo Wave_Server di Earthworm), per l’accesso “a richiesta” a tutti i segnali
acquisiti dalle diverse reti di monitoraggio, per una completa integrazione dei dati
rilevati sia nel trattamento automatico in linea che per le analisi off-line.
5. Programma di attività per il 2005 e sviluppi per il 2006
5.1 Aggiornamento e integrazione reti sismiche
In generale nel corso del 2005 si prevede di proseguire nel rinnovamento tecnologico
delle reti vulcaniche, sia con la conversione di stazioni già esistenti sia con nuove
73
installazioni. Nel 2006 si dovrebbe giungere al completamento della conversione della
rete analogica in digitale da parte della sezione CT ed almeno il 50% per quanto
riguarda la sezione OV.
Una parte del rinnovamento delle reti prevede anche l’installazione di sensori in pozzo.
Queste installazioni consentiranno una verifica del livello di riduzione del rumore di
fondo ad alta frequenza, inevitabile in aree fortemente antropizzate,
e del
conseguente aumento della sensibilità delle reti verso le basse magnitudo.
- Aree di vulcanismo attivo della Sicilia (Etna, Isole Eolie, Pantelleria)
La sezione CT ha predisposto un piano di intervento per l’ammodernamento delle reti
sismiche nelle aree vulcaniche monitorate di pertinenza; in particolare si prevede di
installare strumentazione di proprietà della sezione di Catania integrata da alcune
installazioni del progetto CESIS, utilizzando sia siti già esistenti delle reti Poseidon e
IIV, sia nuovi siti. In ogni caso le nuove installazioni adotteranno i nuovi standards
costruttivi definiti. Alcune delle nuove installazioni saranno dedicate al monitoraggio
non-vulcanico (e quindi nella sfera di competenza del TTC1), ma si prevede
comunque una forte integrazione di tecnologie. Un totale di circa 10 stazioni
installate nel 2005 nelle aree vulcaniche utilizzeranno strumentazione Nanometrics, o
con trasmissione diretta satellitare o con un primo tratto di trasmissione radio. Per
alcuni siti da installare nel 2005 si prevede anche di utilizzare collegamenti tramite
rete RUPA. Si prevede inoltre di installare all’Etna un array sismico multicanale
(costituito da due sub-arrays di 48 canali), equipaggiato con sensori sia a corto
periodo che a larga banda, ed una rete sismo-acustica per lo studio dell’emissione
acustica associata ai processi esplosivi. Poiché per la localizzazione degli eventi
sismo-vulcanici occorrerà utilizzare complesse procedure di analisi, basate sul
confronto tra i segnali acquisiti e quelli generati numericamente, si prevede di
realizzare presso il Centro di Catania un sistema di calcolo parallelo, dedicato
all’analisi in tempo reale dei segnali. Questo sarà basato su un cluster di nodi di
calcolo connessi a switch ad alta velocità.
- Aree a vulcanismo attivo della Campania (Vesuvio, Campi Flegrei-Ischia ) e rete
sismica dello Stromboli.
La sezione di OV prevede una estensione della rete, per una copertura maggiormente
omogenea delle aree monitorate, ed una migrazione progressiva verso sistemi a larga
banda ed acquisitori numerici. In particolare nel corso del 2005 è programmata
l’installazione di almeno 10 stazioni a larga banda, prevedendo l’introduzione nei
sistemi di trasmissione una struttura a nodi (v. rinnovamento tecnologico). Per
l’analisi del tremore vulcanico è programmata per il 2005 l’installazione al Vesuvio di
un primo array sismico denso e centralizzato, costituito da un sistema a 48 canali, il
cui acquisitore è già in fase di test, e la realizzazione di un sistema di analisi in tempo
reale utilizzando un piccolo cluster dedicato (8-16 nodi). Sulla base dei risultati
ottenuti sarà successivamente realizzato nel 2006 un sistema multi-array per il
tracking spaziale delle sorgenti del microtremore.
E’ previsto il completamento nel corso del 2005 della rete sismica a larga banda dello
Stromboli, per un totale di circa 23 stazioni sismiche e due dilatometri da pozzo. Per i
siti dei dilatometri sarà valutata la possibilità di installare nel 2006 anche 2 sismometri
a larga banda da pozzo. Sempre nel corso del 2005, sulla base dei risultati ottenuti
nello sviluppo di sistemi di acquisizione digitale a bassa potenza da parte dell’Istituto,
si procederà alla completa sostituzione degli attuali acquisitori INGV GAIA utilizzati a
Stromboli, che presentano un elevato consumo.
- Colli Albani
Di concerto con il TTC1, la sezione CNT prevede di installare un cluster di stazioni a
trasmissione mista satellitare-radio nella zona dei Colli Albani (4 stazioni da installare
entro il 2005)
- Sistemi di ridondanza di acquisizione e archiviazione
74
Si ritiene necessario organizzare meccanismi di interscambio dati tra i centri di
acquisizione efficienti e stabili, in sinergia con il TTC 1 e TTC 9, prevedendo un
collegamento già nel 2005 tra CNT, OV, CT ed il centro di Grottaminarda. In
particolare per alcune delle stazioni gestite dalle sezioni OV e CNT è in corso un
progetto di integrazione utilizzando linee di trasmissione multipla (RUPA). Per alcune
stazioni satellitari gestite dal CNT ed installate in aree prossime a quelle vulcaniche
monitorare, nel corso del 2005 è prevista la condivisione dei segnali da parte della
sezione OV utilizzando tecnologia Nanometrics su linea numerica. La sezione CT, per 3
stazioni satellitari gestite per il monitoraggio “non vulcanico”, ha già realizzato
condivisione diretta con il CNT, tramite ricezione multipla da parte degli HUB satellitari
.
Sulla base dei risultati di tali sperimentazioni saranno decise nel corso del 2005-2006
ulteriori installazioni comuni.
5.2 Collegamento sale sismiche
- Supporti per la trasmissione del dati
A dettaglio di quanto detto precedentemente, sarà organizzato un collegamento
diretto tra le sale di monitoraggio di Roma, Napoli e Catania. Si propone di sviluppare
in sinergia con il TTC 9 nel corso del 2005 un progetto di rete virtuale protetta o
comunque di una forma di collegamento che permetta di condividere almeno parte
delle risorse tra le varie sale sismiche in modo trasparente ed efficiente
- Sistemi di interscambio informazioni
Una volta stabiliti collegamenti sufficientemente protetti ed efficienti, si
organizzeranno meccanismi di interscambio di informazioni elaborate. Nel caso del
monitoraggio sismico realizzato dal CNT è prevista l’esportazione di SisMap da Roma a
Catania e Napoli. Nel corso del 2005 si propone inoltre di effettuare uno studio di
fattibilità per un collegamento diretto voce-video tra le sale (vedere TTC1).
5.3 Integrazione dei sistemi di acquisizione ed analisi
- Reti temporanee e di pronto intervento
La sezione OV, benché dotata di rete mobile, non è attualmente dotata di
strumentazione idonea per fronteggiare interventi di emergenza atti a potenziare in
modo efficace il sistema di monitoraggio, essendo la rete mobile non centralizzabile. E’
quindi previsto, sulla base del progetto di rinnovamenti tecnologico successivamente
descritto, la realizzazione da parte dell’UF Centro di Monitoraggio di una rete di pronto
intervento centralizzabile, dotata di acquisitori numerici ad alta risoluzione e bassa
potenza, direttamente integrabili nei sistemi di monitoraggio della sezione. Nel corso
del 2005 si intende realizzare un primo nucleo di tale rete, che dovrà essere
completata nel corso del 2006 con almeno 15 stazioni. La prevista realizzazione di
sistemi di trasmissione a nodi di concentrazione (vedere il successivo punto “rinnovo
tecnologico”) sarà funzionale alla rapida centralizzazione di questa rete in caso di
interventi nelle aree monitorate.
La sezione CT è già dotata di strumentazione idonea alla gestione di interventi
temporanei, principalmente in aree vulcaniche. Si prevede comunque la realizzazione
di un sistema di acquisizione ridondante in locale sull’automezzo di appoggio
dell’installazione mobile, e un collegamento diretto di tale mezzo con la sala sismica
tramite link satellitare commerciale, in modo da consentire una corretta gestione
dell’informazione da parte degli operatori attivi nell’area di intervento. Nel corso del
2005-2006 si prevede di potenziare il parco strumentale di nuove stazioni sino a
disporre di una rete di almeno 15 stazioni.
5.4 Integrazione delle banche dati
- Definizione di standards di archiviazione e gestione
75
Non si prevede di procedere ad uniformare in modo diretto le diverse banche dati già
realizzate dalle sezioni, ma piuttosto ad una omogeneizzazione dei criteri di
archiviazione e gestione. Nel 2005 le Sezioni OV e CT avvieranno un gruppo di lavoro
su questo tema, proponendo l’intervento di esperti delle altre sedi, in modo da
concordare scelte e modalità ed organizzando un portale unico di accesso a tutti i dati
sismologici prodotti dall’Istituto. Nel 2006 le procedure sviluppate dovrebbero divenire
operative, e si dovrà puntare soprattutto alla ottimizzazione delle risorse per la
gestione ed il mantenimento dei sistemi (in concerto con i TTC9-GRID e 17-Banche
Dati).
- Definizione di criteri di distribuzione
I criteri di distribuzione dei dati all’interno dell’INGV e verso l’esterno dovranno essere
definiti da un gruppo di lavoro, che raccoglierà tutte le informazioni necessarie, in
modo da poter sviluppare il portale in modo aderente alle esigenze dell’ente.
5.5 Rinnovamento tecnologico
- Rete sismica, sistemi di acquisizione e sistemi di trasmissione
Come detto precedentemente, CT e CNT hanno già avviato, con forti investimenti, un
considerevole rinnovamento tecnologico degli apparati di acquisizione, che dovrebbe
portare entro 2-3 anni al completo rinnovamento del parco strumentale. Considerato
che nel corso del 2005 la sezione di Catania sostituirà circa il 50% della vecchia rete,
questo processo dovrebbe continuare con circa il 25% delle stazioni attuali nel 2006 e
un altro 25% nel 2007.
La sezione di OV ha avviato una integrazione della rete analogica con stazioni broadband (10 stazioni previste nel 2005). Per la sezione inoltre è previsto il rinnovamento
dei sistemi di acquisizione numerica, con la realizzazione nel corso del 2005 di un
nuovo apparato modulare a bassa potenza, configurabile come multicanale, il cui
acquisitore è già in fase di test. Il sistema sarà utilizzato per l’acquisizione sismica e/o
multiparametrica sia per la rete fissa che per apparati centralizzabili di pronto
intervento.
Per i centri di monitoraggio è prevista l’acquisizione sistemi ad elevata capacità di
archiviazione ed affidabilità, per la messa in linea dei segnali acquisiti in modo
continuo. Per ottimizzare gli investimenti, essendo prevista una crescita nel tempo del
flusso di dati, dovranno essere realizzati sistemi preferibilmente scalabili,
considerando una configurazione iniziale in grado di garantire almeno 3 anni di segnali
in linea.
E’ previsto un rinnovamento nei sistemi di centralizzazione dei segnali, gia in parte in
corso di realizzazione, con l’introduzione di ulteriori sistemi a trasmissione satellitare
da parte della sezione CT. Per la sezione OV nel corso del 2005 è prevista la
realizzazione di alcuni nodi di acquisizione locale per gruppi di stazioni, con
trasmissione ridondante (wireless/linee dedicate) verso il centro di monitoraggio. Sulla
base dei risultati ottenuti il sistema sarà completato nel corso del 2006 ed
eventualmente esteso anche ad altri sistemi di monitoraggio.
- Sismologia in pozzo
La sezione OV prevede nel 2005 l’istallazione di 6 stazioni broad-band in pozzo, in
congiunzione con le stazioni dilatometriche già realizzate ed in corso di realizzazione.
Nel corso del 2005, sulla base di progetti già approvati e finanziati, è prevista anche la
realizzazione di due pozzi dilatometrici per lo Stromboli. Per questi due pozzi si
propone l’installazione di due stazioni a larga banda, da effettuarsi nel corso del 2006.
Nel 2005, la Sezione CT installerà nell’alto versante settentrionale dell’Etna una prima
stazione multiparametrica (sismologia+deformazioni del suolo) in pozzo. Si propone di
sviluppare ulteriormente tale attività in particolare nel 2006, a seguito delle
sperimentazioni di OV, CT, CNT e Roma1, e di concerto con gli sviluppi dell’SF 13
(Metodologie e strumenti innovativi per la sismologia)
76
6. Tabella del personale previsto per il 2005 su attività attribuibili al TTC4
nelle varie Sezioni (calcolato sulla base di max. 12 mesi/anno per persona)
Ruolo
Ricercatore
CNT
Mesi-persona
2 Ruolo
3
Tecnologo
2 Ruolo
4
CTER
2 Ruolo
2
Operatore
Totali
1 Ruolo
3 Tempo
d.
1 Ruolo
3 Tempo
d.
5 Ruolo
6 Tempo
d.
1 Ruolo
1 Tempo
d.
9
CT
Mesi-persona
37
16
60
1 Ruolo
1 Tempo
d.
3 Ruolo
3 Tempo
d.
6 Ruolo
1 Tempo
d.
OV
Mesi-persona
10
53
65
13
126
128
7. Esigenze di personale 2005-2006
La quantità di attività previste per il prossimo biennio non potrà essere totalmente
sviluppata con le risorse umane sopra riportate. In particolare il forte sviluppo nelle
tecniche di analisi in tempo reale richiede un potenziamento del ruolo di ricercatori
mentre lo sviluppo tecnologico delle reti di monitoraggio e dei sistemi di gestione e
calcolo, sempre più sofisticati, richiedono un potenziamento del ruolo di tecnologi e
dei Collaboratori Tecnici. In dettaglio le esigenze sono le seguenti:
per la sezione di Catania si può stimare un fabbisogno di circa 56 mesi-persona, in
aggiunta a quelli disponibili; cumulando queste esigenze con quelle del TTC1, le figure
professionali necessarie potrebbero essere 4 tecnologi, 3 CTER e 1 operatore
per la sezione di Napoli si può stimare un fabbisogno di circa 42 mesi-persona, in
aggiunta a quelli disponibili; cumulando queste esigenze con quelle del TTC1, le figure
professionali necessarie potrebbero essere 2 ricercatori, 3 tecnologi e 1 CTER
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78
TTC5 “Sorveglianza dell’attività eruttiva dei vulcani”
Responsabile: S.Calvari
79
80
1. Introduzione
Sul territorio nazionale insistono almeno nove vulcani attivi: Vesuvio, Campi Flegrei,
Ischia, Stromboli, Vulcano, Lipari, Etna, Pantelleria e Colli Albani. Anche se di questi
solo due sono in attività persistente (Stromboli ed Etna), tutti possono produrre
eruzioni in tempi brevi o medi. Pertanto è indispensabile che l’INGV organizzi al suo
interno una struttura capace di gestire una situazione di crisi. Con questo termine non
si intende solamente un’eruzione vulcanica, ma anche tutti quei fenomeni connessi ad
attività magmatica, quali ad esempio i recenti eventi bradisismici ai Campi Flegrei.
Inoltre la sorveglianza dell’attività dei vulcani deve essere intesa non solamente come
raccolta di dati durante il corso di un’eruzione ma anche come previsione dell’accadere
dell’evento e, a evento in atto, della sua evoluzione e conclusione.
L’istituzione di una Tematica Trasversale Coordinata (TTC) sulla “Sorveglianza
dell’attività eruttiva dei vulcani” all’interno dell’INGV risponde di fatto ad una necessità
che si era già palesata durante l’eruzione di Stromboli 2002-2003. Infatti, anche se il
monitoraggio dell’attività eruttiva dell’Etna e dei vulcani delle Isole Eolie viene
effettuata in prevalenza dalla Sezione INGV di Catania, l’ultima eruzione di Stromboli
si è verificata in concomitanza con altri eventi eruttivi importanti (eruzione laterale
Etna ed emergenza degassamento a Panarea), e per essere fronteggiata in maniera
adeguata aveva richiesto il coinvolgimento della maggior parte dei ricercatori INGV
esperti in tematiche vulcanologiche, anche afferenti a diverse Sezioni dell’Ente. E’
quindi iniziato spontaneamente nel 2003 il coordinamento tra ricercatori che si
interessano a tematiche applicabili alla sorveglianza dell’attività eruttiva dei vulcani.
Quella esperienza, professionalmente molto stimolante e costruttiva, è proseguita
anche dopo la fine dell’eruzione portando sia ad un miglioramento della qualità e
quantità delle misure eseguite, che ad una crescita culturale di tutte le parti coinvolte.
Considerati i compiti istituzionali di consulenza per la Protezione Civile che l’INGV
è chiamato a sostenere per tutti i vulcani attivi italiani, un coordinamento tra
vulcanologi che si interessano di sorveglianza dell’attività eruttiva necessita, oltre che
dell’impegno dei singoli ricercatori, anche dell’impegno dei Direttori delle Sezioni
coinvolte (INGV-CT, INGV-OV, INGV-CNT, INGV-RM1), che dovrebbero farsi carico di
promuovere e supportare anche economicamente questa collaborazione. L’esperienza
dell’emergenza Stromboli ci ha insegnato che la condivisione del lavoro e delle
responsabilità di monitoraggio devono essere accompagnate anche da collaborazioni
ed incontri scientifici nel corso dei quali ci si possa confrontare sulle tematiche
sviluppate da ciascun gruppo e sulle conoscenze maturate.
L’efficacia delle iniziative di sorveglianza è strettamente legata alla possibilità dei
vulcanologi di integrarsi ed interagire, e di mettere in comune le diverse esperienze e
competenze. Uno degli obiettivi principali che si pone questo TTC è proprio quello di
favorire l’integrazione tra il personale delle diverse Sezioni che ha specializzazioni
diverse, ottimizzare le tecniche di monitoraggio esistenti e sperimentarne di nuove,
promuovendo anche riunioni di tipo scientifico. E’ assolutamente necessario che tutte
queste attività vengano condotte soprattutto al di fuori da condizioni di emergenza, in
modo da avere un’organizzazione già ben strutturata, rodata, ed adeguata alle diverse
situazioni che si possono presentare nei periodi eruttivi.
Il monitoraggio dell’attività eruttiva deve integrarsi con le attività di TTC che
riguardano altri settori del monitoraggio dei vulcani, quali ad esempio la sismologia, le
deformazioni del suolo e la geochimica dei gas e delle acque (TTC 4, 3 e 2), ma deve
necessariamente avvalersi anche dei risultati ottenuti da ricerche svolte nell’ambito di
81
altri TTC o SF, quali il laboratorio di chimica e fisica delle rocce, telerilevamento,
laboratorio di geologia e storia dei fenomeni naturali, e modellizzazione dei processi
vulcanici (10, 7, 12 e 14), per i quali si auspica la trasformazione a TTC. Occorre
inoltre ricordare che una tematica fondamentale associata al monitoraggio dell’attività
eruttiva è lo studio della pericolosità vulcanica e la stesura di relative mappe,
essenziale soprattutto in quelle zone come l’Etna e lo Stromboli dove questi studi sono
carenti. Per questa tematica, analogamente a quanto già stabilito nel caso delle
mappe di pericolosità sismica (SF 15), si ravvisa la necessità di istituire un TTC ad
hoc. A tal fine si ricorda che questa attività è contemplata nel piano triennale 20042006 al punto 4b, è compresa tra i compiti istituzionali dell’Ente, e coinvolge almeno 4
Sezioni (INGV-CT, INGV-OV, INGV-RM1, INGV-PA), per cui risponde a tutti i requisiti
necessari per la sua considerazione tra i TTC. All’interno del nostro Ente esistono
inoltre le competenze necessarie per l’organizzazione ed il coordinamento di queste
attività, che sono solo in minima parte comprese nell’SF 14 (modellizzazione dei
processi vulcanici).
2. Stato dell’arte delle iniziative sulla sorveglianza vulcanica in corso
nell’Ente
Gli studi di tipo geologico e vulcanologico sono essenziali alla comprensione dei
sistemi vulcanici, al riconoscimento delle attività tipiche di ciascun vulcano, ed alla
stima della possibilità di ricorrenza nel tempo di un certo tipo di attività vulcanica.
L’elevata frequenza delle eruzioni effusive nel nostro Paese ha contribuito
enormemente alla creazione della base di conoscenze necessarie alla previsione delle
eruzioni, ed alla organizzazione di un adeguato ed innovativo sistema di monitoraggio
multiparametrico e multidisciplinare. Le ultime eruzioni laterali dell’Etna e dello
Stromboli, ben 4 nel passato triennio, hanno fornito l’opportunità di testare
direttamente i diversi metodi di sorveglianza per questo tipo di eventi. Il monitoraggio
dei vulcani attivi coinvolge diverse metodologie di studio, e ciascuna di queste verrà
qui di seguito brevemente illustrata.
2.1 Indagini di geologia strutturale
Sui fianchi dei vulcani ad attività persistente si possono solitamente individuare fasce
più fragili lungo le quali le fratture eruttive si aprono con maggior frequenza. Questi
settori vengono riconosciuti sulla base di indagini strutturali che forniscono anche la
possibilità di prevedere la localizzazione spaziale e temporale delle eruzioni laterali
attraverso lo studio strutturale dell'evoluzione dei campi di fratture durante la loro
formazione. E’ stato accertato, infatti, che se i campi di fratture evolvono verso la
formazione di fratture eruttive, questa evoluzione rispetta alcuni vincoli strutturali,
quali ad esempio le relazioni tra larghezza del campo di fratture, sua estensione totale
e rigetto verticale delle faglie che lo costituiscono. Ciò significa che se un campo di
fratture nella sua propagazione raggiunge un determinato assetto strutturale, è
possibile avere indicazioni spaziali e temporali sulla sua prossima trasformazione in
frattura eruttiva, e quindi prevedere con buona approssimazione dove e quando avrà
luogo l’eruzione. Nel corso di eruzioni fissurali e laterali è infatti di estrema importanza
rilevare per tempo la formazione, lo sviluppo e l’evoluzione temporale dei sistemi di
fratturazione del suolo, e collegare la dinamica di questi sistemi con la sismicità in atto
e con le deformazioni registrate su tutto l’edificio vulcanico. Le indagini strutturali
consentono inoltre di individuare zone instabili, in movimento laterale, e settori
prossimi al collasso gravitativo, e di seguirne l’evoluzione nel tempo permettendo di
ipotizzarne il possibile sviluppo. Le indagini geomorfologiche rivolte all’individuazione
di aree in cui possono verificarsi fenomeni gravitativi superficiali formano un
complemento di quelle strutturali, e portano al censimento delle aree in frana (frane in
82
atto, quiescenti e paleofrane) in quanto fenomeni che possono precedere,
accompagnare e seguire le eruzioni vulcaniche.
2.2 Rilievi termici
Le ultime eruzioni effusive dell’Etna e dello Stromboli hanno visto l’applicazione delle
mappature termiche da terreno e soprattutto da elicottero come metodo principale di
rilievo dell’attività eruttiva. La termografia all’infrarosso termico viene utilizzata nel
monitoraggio dei vulcani attivi anche in assenza di eruzioni, in quanto permette la
visione dell’interno dei crateri attivi quando questi sono visivamente oscurati dai gas
vulcanici. Sin dal 2001 vengono effettuati con cadenza periodica dei rilievi in elicottero
sull’Etna e sullo Stromboli. Questi rilievi vengono integrati da misure di terreno, atte a
validare le variazioni di temperatura rilevate a maggiori distanze, e da rilievi termici
da aereo e satellite che permettono una visione complessiva del fenomeno. Nel caso
di Stromboli le mappature termiche hanno permesso di calcolare il tasso di effusione
giornaliero, ed al momento si sta cercando di applicare questa metodologia anche
all’Etna. Si stanno inoltre integrando le reti di telecamere esistenti sui vulcani attivi
(Etna, Solfatara, Stromboli e Vesuvio) con sensori all’infrarosso, che consentono una
visione continua dell’attività eruttiva ed una quantificazione del rilascio di energia. Uno
dei limiti principali dei rilievi termici a scopi di monitoraggio è la disponibilità di tempo
di utilizzo dell’elicottero, solitamente messo a disposizione dalla Protezione Civile
Nazionale, compatibilmente con altre necessità. Se questo porta da un lato ad enormi
vantaggi nel corso di eventi eruttivi, di contro limita notevolmente le misure durante
le fasi di relativa quiescenza, quando invece è essenziale disporre di misure eseguite
con cadenza periodica costante per valutare lo stato di attività del vulcano. Nei
prossimi anni è necessario pertanto svincolare questa attività dall’utilizzo
dell’elicottero, prevedendo almeno un sorvolo termico da aereo di tutte le aree
vulcaniche attive italiane con cadenza semestrale. Aumentando inoltre il numero di
telecamere termiche disponibili presso l’Ente e quindi il numero di rilievi da terra si
avrà un più esteso monitoraggio dei vulcani attivi. Questi dati forniranno la base
ideale per un’interpretazione delle mappature termiche che coinvolga tutte le Sezioni
interessate a questo TTC, coagulando l’interesse della gran parte dei ricercatori e
promuovendo gli scambi scientifici.
2.3 Telerilevamento
Le tecniche di telerilevamento mediante sensori aerotrasportati e spaziali vengono
utilizzate già da diversi anni per il monitoraggio e lo studio dei fenomeni vulcanici. I
sistemi attualmente operativi si basano su dati telerilevati a bassa risoluzione spaziale
e con elevata frequenza d’osservazione quale quella fornita dai sensori meteorologici
GOES, METEOSAT e AVHRR. L’INGV sviluppa da molti anni tecniche basate su dati
telerilevati aerei e spaziali per l’estrazione di parametri d’interesse vulcanologico
(temperature superficiali in zone termicamente attive, stime di concentrazioni e flusso
di gas, stime di spessore ottico, mappe di deformazione superficiale, analisi
spettroscopiche di rocce vulcaniche, ecc.), e nel 2004 ha coordinato uno studio di
fattibilità per lo sviluppo di un sistema di monitoraggio vulcanico integrato con dati
telerilevati. Il monitoraggio dell’attività vulcanica tramite telerilevamento viene
attualmente gestito principalmente dal CNT in collaborazione con la sezione di
Catania. A questo scopo il CNT ha installato una antenna NOAA-AVHRR per
l’acquisizione sistematica di immagini ottiche a bassa risoluzione (1 km) sull’area
europea-mediterreanea. Questa nuova antenna, che ha iniziato le acquisizioni alla fine
di agosto 2004, permetterà di ottenere ed elaborare dati per l’Etna, le Isole Eolie e
possibilmente anche l’area vesuviana. Inoltre, in accordo con le iniziative proposte
nell’SF di telerilevamento, si analizzano dati ottici per la rilevazione delle anomalie
termiche e delle proprietà termiche di flussi lavici e campi fumarolici mediante dati
NOAA-AVHRR e dati ad alta risoluzione spaziale (ASTER, HYPERION, LANDSAT). Gli
83
algoritmi per la stima delle componenti termiche dei flussi lavici sono da tempo
oggetto di ricerca del gruppo di telerilevamento e quindi sono già ad un livello di
maturità elevato, mentre nei prossimi anni si implementeranno gli algoritmi per la
stima del tasso di effusione, adattandoli in modo adeguato per l’area etnea, mediante
una collaborazione con l’Università delle Hawaii e la Open University (UK).
2.4 Indagini di terreno e misure dirette
Nel corso di eruzioni effusive o esplosive vengono effettuati regolari rilievi in
campagna per la mappatura della distribuzione dei prodotti eruttati e la loro
campionatura, completati con analisi di laboratorio su campioni rappresentativi.
Queste misure vengono successivamente interpolate per il calcolo del volume di
materiale prodotto e del corrispondente tasso di effusione. Nel caso di eruzioni
effusive vengono misurati dimensioni dei canali lavici, spessore dei fronti, velocità di
avanzamento, temperatura. Da queste grandezze vengono ricavati volumi, tassi di
emissione e vengono stimati i parametri reologici. Nel caso di eruzioni esplosive, le
indagini di terreno comprendono anche analisi stratigrafiche, stratimetriche e
sedimentologiche tendenti a definire la sequenza stratigrafica dei depositi, ed a
ricostruire le variazioni areali di facies, la dispersione dei prodotti e la dinamica
eruttiva. In funzione dei risultati di queste indagini, si possono opportunamente
raccogliere campioni per analisi di laboratorio. Vengono inoltre effettuate misure per
l’elaborazione di mappe delle isomasse, isopache, isoplete per la stima di parametri
fisici fondamentali quali volumi, tasso di emissione, altezza delle colonne. Inoltre, per
una taratura dei dati telerilevati vengono anche eseguiti rilievi in campagna con
sensori portatili (Field-Spec, Micro-FTIR, termometri TIR) al fine di misurare parametri
superficiali legati alle proprietà spettrali e termiche dei materiali. I risultati di queste
misure vengono poi applicati nella formulazione e validazione di modelli teorici.
2.5 Analisi delle piroclastiti
Lo studio delle piroclastiti emesse dall’Etna e dallo Stromboli si è rivelato di
fondamentale importanza per seguire i movimenti del magma all’interno dei condotti
vulcanici durante le fasi non eruttive, per ricostruire i meccanismi eruttivi e la
dinamica dei magmi, e per caratterizzare la tipologia dell’attività esplosiva nel corso di
eruzioni parossistiche. In particolare, la riattivazione di crateri o le attività esplosive
parossistiche sono state spesso anticipate dall’emissione di materiale juvenile fine nel
corso di eventi esplosivi di bassa energia. Attualmente i prodotti piroclastici all’Etna e
ad allo Stromboli vengono raccolti sistematicamente anche attraverso l’impiego di
campionatori semi-automatici. Su questi prodotti si eseguono poi indagini di
laboratorio quali analisi granulometrica, riconoscimento e stima delle abbondanze
relative ai diversi componenti (frammenti juvenili, cristalli, litici) e analisi
morfoscopiche, oltre che analisi chimiche di vario genere. Vista la notevole richiesta
da parte di vari enti nazionali di informazioni sempre più rapide e precise sulle
quantità di ceneri immesse nell’atmosfera soprattutto dall’Etna, è necessario sostituire
l’obsoleto sitema di analisi granulometrica tramite setacciature manuali dotando il
laboratorio di sedimentologia della Sezione di Catania di uno strumento (CAMSIZER)
che consente una più rapida e completa caratterizzazione della granulometria. E’
inoltre in via di sviluppo un sistema di monitoraggio delle ceneri vulcaniche basato su
dati AVHRR e MODIS che prevede lo studio di algoritmi di separazione delle nubi
vulcaniche da quelle meteorologiche, di modelli di diffusione adattati alle situazioni
meteorologiche dell’area mediterranea, e di algoritmi d’inversione per la stima del
contenuto di ceneri nell’atmosfera.
2.6 Indagini petrologiche
Le indagini petrologiche sono mirate al riconoscimento ed all’interpretazione delle
variazioni tessiturali (abbondanze e dimensioni dei cristalli e delle vescicole) e
84
composizionali (elementi maggiori, tracce, isotopi, volatili) delle vulcaniti eruttate o di
alcune loro porzioni (minerali, vetri juvenili, frammenti litici). Le analisi effettuate sulla
componente juvenile forniscono informazioni sulla paragenesi primaria delle rocce ed
evidenziano eventuali processi di mescolamento tra magmi diversi, mentre quelle
effettuate sulla componente litica danno informazioni sul tipo di basamento presente
sotto il vulcano e sulle interazioni tra magma e rocce incassanti. La composizione dei
vetri vulcanici, ed in particolare la stima quantitativa di H2O e CO2, fornisce importanti
indicazioni sul degassamento subito dal magma nel corso della sua evoluzione
chimico-fisica. Le indagini petrologiche sono determinanti per caratterizzare i sistemi
di alimentazione ed i processi di genesi dei magmi, ricostruire la dinamica dei magmi
all’interno dei serbatoi magmatici, le interazioni tra il magma in risalita e l’ambiente
circostante. I principali metodi di analisi utilizzati sono: microscopia ottica ed
elettronica, microanalisi EDS e WDS, XRF, ICP-MS, TIMS, FT-IR. Alle indagini
petrologiche classiche si affiancano quelle di petrologia sperimentale, nelle quali
vengono simulate le condizioni esistenti all’interno della camera magmatica e dei
condotti vulcanici, per riprodurre la reologia dei magmi, i processi di formazione e
crescita dei cristalli, di vescicolazione e frammentazione, la solubilità dei volatili e le
relazioni tra fasi minerali diverse.
2.7 Reti di telecamere
Una caratteristica delle eruzioni vulcaniche è, tra le altre, anche quella di subire
repentine variazioni dello stile eruttivo. Per avere una registrazione in continuo
dell’attività eruttiva, sin dal 1992 si è iniziato a costruire una rete di telecamere per il
monitoraggio dei vulcani attivi. Inizialmente si trattava solo di telecamere sul visibile,
ma col passare del tempo si è rilevata sempre più la necessità di integrare la rete con
sensori all’infrarosso ed anche con telecamere termiche, che potessero permettere
una osservazione continua ed una registrazione dell’attività vulcanica anche in
presenza di nubi gassose dense. Al momento reti del genere sono disponibili ai
vulcani: Etna, Vesuvio, Solfatara, Stromboli, Vulcano. Queste reti hanno
caratteristiche diversificate in funzione del tipo di attività che si vuole rilevare, ed
hanno pertanto costi molto variegati, che sono funzione anche delle diverse condizioni
ambientali e dei conseguenti problemi di tramissione dei dati. Allo Stromboli l’utilizzo
delle immagini registrate sulla terrazza craterica da una telecamera all’infrarosso ha
permesso di sviluppare un sistema semi-automatico (VAMOS) per la
parametrizzazione dell’attività eruttiva e la previsione degli episodi parossistici, che si
ripetono con una frequenza media di due l’anno. Per un miglior confronto tra
registrazioni dell’attività eruttiva ed attività sismica, le reti andrebbero completate con
sensori infrasonici, ma il loro costo di installazione non è qui al momento contemplato.
2.8 Geochimica dei gas
Oltre alle indagini di tipo geologico, che costruiscono le conoscenze fondamentali per
la comprensione dei fenomeni eruttivi, la misurazione delle emissioni gassose dalla
sommità dei vulcani e degli apparati eruttivi attivi consente di ricostruire la dinamica
del processo di degassamento profondo e di alimentazione del sistema superficiale.
Sia all’Etna che a Stromboli vengono eseguite misure periodiche del flusso di SO2
emesso dai crateri sommitali, o dalle bocche eruttive in caso di attività laterale,
mediante spettrometro a correlazione (o tecnica COSPEC), e misure dei rapporti tra
varie specie gassose tramite spettrometria all’infrarosso con trasformata di Fourier
(FTIR). Queste misure si avvalgono dal 2004 di una rete di 4 sensori UV fissi allo
Stromboli e di una rete di 8 sensori sull’Etna, quest’ultima al momento in via di
completamento. Queste reti permetteranno il monitoraggio in continuo delle emissioni
gassose durante le ore diurne. Queste attività vengono coordinate in prevalenza
all’interno del TTC 2.
85
3. Organizzazione, costi e limiti dell’esistente
3.1 Reti, strumenti e laboratori necessari allo svolgimento delle
attività
La sorveglianza dell’attività eruttiva viene eseguita con una serie di misure, reti e
strumentazioni che rientrano nelle attività coordinate da altri TTC ed SF. Quelle
strumentazioni, reti, ecc., che sono indispensabili al monitoraggio dell’attività eruttiva
vengono elencate qui di seguito per gruppi, con una stima dei costi annuali per il
mantenimento dell’esistente anche in termini di personale. La suddivisione per gruppi
consentirà di valuare rapidamente l’incidenza di ciascuna attività in termini di costi di
mantenimento, investimento e personale, oltre che di scorporare tutto ciò che verrà
inserito in altri TTC ed SF, al fine di evitare inutili duplicazioni.
Oltre alla stima dei costi per il mantenimento dell’esistente si aggiunge anche una
spesa minimale per fronteggiare una indispensabile implementazione, che fornisca da
un lato la base comune sulla quale organizzare una collaborazione che coinvolga la
maggior parte possibile del personale afferente a questo TTC, e dall’altro che serva da
stimolo alla risoluzione di problematiche di interesse prioritario per il monitoraggio
dell’attività eruttiva.
Le frequenti effusioni laviche all’Etna modificano ripetutamente la sua superficie,
richiedendo continui aggiornamenti di mappe topografiche e modelli topografici digitali
(DEM= digital elevation model) che sono spesso molto dispendiosi sia in termini di
tempo che di denaro, ma che sono anche indispensabili per ottenere dei modelli di
espansione dei flussi lavici che corrispondano a quelli reali. Si necessita quindi per
L’Etna ed anche per lo Stromboli di basi topograficche e modelli digitali del terreno
aggiornate, delle quali vengono stimati i costi minimali.
Un altro problema fondamentale nel monitoraggio dell’attività eruttiva rimane la
misura del tasso di effusione nel corso di emissione lavica. I metodi al momento
applicati hanno dei limiti di errore molto elevati, soprattutto per ciò che concerne le
tecniche di misure dirette, alquanto obsolete. Le metodologie finora applicate
necessitano di opportune implementazioni, che potrebbero derivare anche da altre
discipline, quali ad esempio la magnetometria oppure i sondaggi elettrici. L’ideale
sarebbe di poter adottare metodologie molteplici, affiancando alle misure dirette sul
terreno con varie tecniche anche quelle da satellite, aereo e/o elicottero.
Una porzione importante del monitoraggio dell’attività eruttiva, come già
esplicitato in altre parti di questa relazione, viene svolta facendo uso dei laboratori di
sedimentologia e di chimica e fisica delle rocce (SF 10), del telerilevamento (SF 7),
della modellizzazione dei processi vulcanici (SF 14), della geochimica dei gas emessi
dai crateri sommitali (TTC 2), oltre che dalle informazioni derivanti dalla rete di
telecamere in registrazione continua. In questa relazione vengono pertanto
considerate le necessità che l’Ente deve considerare per il mantenimento dell’esistente
in termini di monitoraggio dell’attività eruttiva, indipendentemente se queste vengano
svolte all’interno di altri SF per i quali si potrebbe decidere di rimandarne l’istituzione.
Dalla tabella che segue sono anche esclusi i costi di collaborazione tra ricercatori, quali
ad esempio i costi di missione del personale che dovrebbe spostarsi per partecipare a
riunioni scientifiche e/o campagne di misura integrate, o per discutere della
presentazione di nuovi progetti di ricerca, nell’auspicio che ciascun Direttore di
Sezione decida di contribuire in tal senso per la porzione che gli compete. Questi costi
tuttavia potrebbero anche rivelarsi consistenti, per cui verranno considerati nelle
prossime discussioni tra il personale che afferisce a questo TTC, in modo da valutare
86
una tabella dei costi aggiornata, che potrà venir presentata in caso di richiesta dei
Direttori interessati.
Nonostante i risultati ottenuti finora nell’ambito del monitoraggio dell’attività
eruttiva, è necessario investire nuove risorse per il miglioramento delle conoscenze di
base e per l’installazione di nuove strumentazioni con registrazione in continuo di quei
parametri utili a definire l’attività vulcanica. Da una prima valutazione degli interessi
comuni si è individuata l’importanza di eseguire rilievi termici da aereo, con cadenza
di almeno due volte l’anno, su tutti i vulcani attivi nazionali. Una analisi congiunta di
queste mappature fornirebbe la prima base di partenza per un monitoraggio integrato
dell’attività vulcanica che si ritiene di estremo interesse, oltre che non affetto dalle
distorsioni (e conseguenti limiti) che i consueti rilievi da elicottero producono. Questo
inoltre svincolerebbe l’INGV dalla disponibilità occasionale e spesso non
programmabile dell’elicottero, attualmente fornito dalla Protezione Civile Nazionale
prevalentemente in condizioni di emergenza.
87
3.2
Costi dell’esistente
Specifiche
Rete di Telecamere
Stromboli e Vulcano
Etna
Vesuvio e Solfatara
TOTALE
Rete di Spettrometri
UV
Stromboli
Etna
TOTALE
Laboratorio di
Cartografia
DEM dell'Etna aggiornato
Base topografica Etna
Consumo
TOTALE
Laboratorio di
Sedimentologia
CAMSIZER (misuratore
particelle)
TOTALE
Laboratori Chimici
Acquisto nuovo XRF
Contratti
manutenzione+consumo
Contratti
manutenzione+consumo
TOTALE
Misure di Terreno
Sezioni Mantenimento Investimento
INGV
VOCE B
VOCE A
coinvolte
in keuro
in keuro
CT
CT
OV
CT, OV
150
80
100
330
150 1 tecnico (CT)
150 1 tecnologo (CT)
40
340
CT
CT
20
20
40
670
1 tecnico (CT)
70
70
110
SF 18
CT
CT
CT
CT
50
30
5
5
80
2
2
60 1 tecnico (OV)
60
CT
CT
15
OV
15
30
130
40
Telecamera termica
Distanziometro
TOTALE
Telerilevamento
Antenne ricezione
Meteosat
OV
OV
1
40
15
95
4
160
1 ricercatore
(CT)
1 ricercatore
(OV)
20
1 ricercatore
(CT)
2 ricercatori
300
(CNT)
1 I° Ricercatore
(CNT)
20
300
630
CT
99
SF 7
30
CNT
CT
CT
CT
62
SF 10
1 tecnologo (OV)
3
CNT
CT, NA,
CNT
85
130 1 tecnologo (CT)
CT
Dati alta risoluzione
Sorvoli termici vulcani
italiani
TOTALE
Generale
Sezioni sottili
Analisi elem. In traccia
Estratti, poster,
TTC
connessi
Totale in
keuro
TTC 2
Telecamera termica
Antenna MODIS
Personale
nuovi
contratti
650
8
3
5
88
software, altro
Estratti, poster,
software, altro
Campionatori piroclastiti
TOTALE
OV
7
CT
10
10
23
Totali parziali
454 keuro
1415 keuro
Totale complessivo
1 ricercatore
(CT)
33
3 tecnici (CT,
OV)
4 ricerc. (CT,
OV, CNT)
3 tecnologi
(CT, OV)
1 I°
Ricecratore 1869
(CNT) keuro
3.3 Personale INGV coinvolto nel presente TTC
Cognome
Amici
Nome
Stefano
Andronico
Daniele
Arienzo
Ilenia
Belviso
Berrino
Bertagnini
Biale
Pasquale
Giovanna
Antonella
Emilio
Branca
Bruno
Stefano
Nicola
Maria
Buongiorno Fabrizia
Qualifica
Afferenza
Ricercatore-Art. 23
INGV-CNT
mesi/uomo
6.5
Ricercatore
Dott.-Borsa studio
INGV
INGV-CT
4
INGV-OV
2
Tecnico
1° Ricercatore
1° Ricercatore
Tecnico-Art.23
INGV-OV
INGV-OV
INGV-ROMA1
INGV-CT
2
2
1
12
Ricercatore-Assegno
Tecnico
INGV-CT
INGV-CT
8
5
Dirigente di Ricerca
INGV-CNT
2.5
Burton
Michael
1° Ricercatore
INGV-CT
4
Caltabiano
Tommaso
1° Tecnologo
INGV-CT
4
Calvari
Sonia
1° Ricercatore
INGV-CT
4
Tecnologo
INGV-OV
2
Contratto
Tecnico
Prof. Ordinario,
Assoc.INGV
Ricercatore-Art. 23
INGV-CT
INGV-CT
12
4
INGV-OV
INGV-CNT
2
6.5
Carandente Antonio
Caruso
Cascone
Simona
Massimo
Civetta
Colini
Lucia
Luca
Coltelli
Condarelli
Consoli
Mauro
Domenico
Salvatore
1° Ricercatore
Tecnico
Tecnico
INGV-CT
INGV-CT
INGV-CT
2
6
5
Corsaro
Rosa Anna
Ricercatore
INGV-CT
7
specifiche
Telerilevamento
Piroclastiti, Vulcanol.,
Geologia
Petrologia,
Geochimica isotopica
Tecniche strumentali
e analitiche
Geodesia
Piroclastiti, petrologia
Telecamere
Vulcanologia,
Geologia
Geochimica dei gas
Telerilevamento
Geochimica dei gas,
Teleril.
Geochimica dei gas,
Teleril.
Termiche, Vulcanol.,
Geologia
Tecniche strumentali
e analitiche
Piroclastiti,
modellistica
Divulgazione
Petrologia,
geochim.isotopica
Telerilevamento
Piroclastiti,
modellistica
Geochimica dei gas
Rilievi di terreno
Petrologia,
Vulcanologia
89
Cristaldi
Antonio
D'Antonio
Massimo
De Astis
Gianfilippo
Del Carlo
Del Gaudio
Ric-Assegno
INGV-CT
8
1° Ricercatore
Tecnologo
INGV-ROMA1
INGV-CT
1
3
Telecamere,
piroclastiti
Petrologia,
Geochimica Isotopica
Vulcanologia,
Geologia
Geologia
Geodesia
Vulcanologia,
Geologia
Vulcanologia,
geologia
Petrologia,
Geochimica isotopica
Vulcanologia,
geologia
Petrol. sperimentale
Petrologia,
geochim.isotopica
Vulcanologia,
geologia
Piroclastiti, petrologia
Strutturale,
Vulcanol., geologia
Geologia
Telerilevamento
Geochimica dei gas
Petrol. Sperim.,
Vulcanologia
Modellizzaz. Analog.,
Vulcanol.
Telerilevamento
Laboratori petrologici
Petrologia,
Vulcanologia
Geochimica dei gas
Telerilevamento
Strutturale,
Vulcanol., geologia
Vulcanologia,
geologia
Modellistica
Telecamere
Divulgazione
Piroclastiti,
modellistica
Petrologia,
Vulcanologia
Divulgazione
Ricercatore
Ricercatore
Dott.-Borsa studio
INGV
INGV-OV
INGV-OV
2
2
Geodesia, Sismologia
Geodesia
INGV-CT
2
Geochimica dei gas
Tecnologo-contr
Prof. Ordinario,
Assoc.INGV
INGV-CT
12
INGV-OV
2
Ricercatore
INGV-OV
2
Paola
Carlo
Ricercatore-Assegno
Ricercatore
INGV-CT
INGV-OV
8
2
Dell'Erba
Francesco
Ricercatore-Assegno
INGV-OV
2
de Vita
Sandro
INGV-OV
2
Di Renzo
Valeria
1° Ricercatore
Dott.-Borsa studio
INGV
INGV-OV
2
Di Vito
Freda
Mauro
Carmela
1° Ricercatore
INGV-OV
Ricercatore-Art.23 INGV-ROMA1
Giordano
Felice
Isaia
Landi
Roberto
Patrizia
Lanzafame
Lodato
Lombardo
Longo
2
1
Dottorando
INGV-OV
2
Ricercatore
1° Ricercatore
INGV-OV
INGV-ROMA1
2
1
Gianni
Dirigente di Ricerca
INGV-CT
3
Luigi
Vincenzo
Vincenza
Ricercatore
Ricercatore-Art.36
Tecnico
INGV-CT
INGV-CNT
INGV-CT
5
4.5
5
Ricercatore-Assegno
INGV-OV
2
Mangiacapra Annarita
Marotta
Merucci
Messina
Enrica
Luca
Lucia
Tecnico
Ricercatore
Operatore
INGV-OV
INGV-CNT
INGV-CT
2
4.5
10
Miraglia
Muré
Musacchio
Lucia
Filippo
Mario
Tecnologo-Art.23
Tecnico
Ricercatore-Assegno
INGV-CT
INGV-CT
INGV-CNT
10
4
5
Neri
Marco
Ricercatore
INGV-CT
3
Orsi
Papale
Pecora
Piccione
Giovanni
Paolo
Emilio
Caterina
Polacci
Margherita
Pompilio
Pruiti
Ricciardi
Ricco
Massimo
Lucia
Giov.
Pasquale
Ciro
Salerno
Giuseppe
Prof. Ordinario
INGV-OV
Dirigente di Ricerca INGV-ROMA1
Tecnologo
INGV-CT
Tecnologo
INGV-CT
2
1
12
2
90
Sansivero
Scarlato
Fabio
Piergiorgio
Spinetti
Claudio
Tecnico
1° Ricercatore
Dott.-Borsa studio
INGV
Dott.-Borsa studio
INGV
Ric.-Borsa studio
INGV
Scollo
Simona
Taddeucci
Jacopo
Ric.-Assegno
INGV-ROMA1
1
Ventura
Guido
1° Ricercatore
INGV-ROMA1
1
Vilardo
Giuseppe
1° Ricercatore
INGV-OV
2
TOTALE
265
mesi/uomo
Spampinato Letizia
INGV-OV
INGV-ROMA1
2
1
INGV-CT
4
INGV-CT
12
INGV-CNT
5.5
Elab. Num., Banche
dati,Vulcan.
Petrol. sperimentale
Piroclastiti,
Modellistica
Geologia
Telerilevamento
Geologia
Strutturale,
Vulcanol., Geologia
Telerilevamento,
telecamere
65 unità di
personale
4. Proposte di iniziative coordinate (2005-2006)
Nell’ottica di una collaborazione tra i ricercatori di tutte le Sezioni dell’Ente coinvolte
nel presente TTC, si intende procedere su due linee distinte, che prevedono da un lato
il confronto tra le metodologie esistenti, applicate sui diversi vulcani attivi, e dall’altro
l’organizzazione di nuove metodologie di monitoraggio. Il confronto tra le metodologie
esistenti dovrebbe portare ad una ottimizzazione dell’esistente, ed alla scelta di quei
metodi o di quelle strumentazioni che si sono rivelate più efficaci e che hanno fornito
risultati migliori a costi contenuti. Nell’applicazione di nuove metodologie si dovrebbe
poter sfruttare al massimo le competenze esistenti nell’Ente per ciò che riguarda le
tematiche vulcanologiche, portando sia ad una maggiore condivisione delle
conoscenze acquisite dai vari gruppi che ad una più rapida e sistematica analisi dei
dati raccolti.
La base necessaria per la condivisione del monitoraggio è la strutturazione di una
banca dati comune, che raccolga i contributi dei diversi gruppi e permetta una
gestione coordinata delle informazioni raccolte. La costruzione di una banca dati
comune viene considerata collegialmente la base di partenza essenziale per la
condivisione delle attività di monitoraggio dell’attività eruttiva, ma apre diversi
problemi circa l’ubicazione dei dati, i contenuti, le modalità di accesso ed utilizzo, ecc.
Poiché la necessità di istituire questo TTC si è palesata piuttosto di recente, in un
periodo in cui la gran parte del personale afferente era coinvolto in convegni
internazionali, non è stato al momento possibile organizzare degli incontri allargati per
discutere di queste tematiche. Per quanto riguarda quindi i contenuti di questa banca
dati, e soprattutto le regole di utilizzo dei dati in essa immessi, si organizzeranno al
più presto delle riunioni tra i rappresentanti delle varie Sezioni dell’Ente in maniera da
raggiungere delle posizioni il più possibile condivise.
Necessario supporto al monitoraggio dell’attività eruttiva è la crescita scientifica
del personale coinvolto. E’ proprio dalla relazione virtuosa tra ricerca e monitoraggio
che possiamo individuare i parametri necessari alla definizione del sistema vulcanico
ed assicurare un controllo adeguato ed innovativo dell’attività eruttiva. A tal fine si
intende promuovere, sia all’interno del presente TTC che in collaborazione con altri
TTC ed SF, la collaborazione scientifica attraverso la proposizione di progetti di ricerca
congiunti, mirati a sviluppare quelle tematiche vulcanologiche che hanno importanti
91
ricadute in termini di sorveglianza dell’attività eruttiva. Tuttavia, vista la piuttosto
recente decisione di istituzione dei TTC all’interno dell’INGV, ed il tempo necessario
per la costruzione di rapporti di collaborazione su ricerche di interesse comune, questa
fase è ovviamente ancora ad uno stato embrionale, e viene rimandata ad uno stadio
successivo. Nonostante ciò, esistono già all’interno del nostro Ente dei progetti di
ricerca a finanziamento esterno che hanno visto il coordinamento o comunque la
collaborazione tra diverse sezioni, alcuni dei quali si sono appena conclusi, altri sono
ancora in itinere. Questi progetti potranno rappresentare la base di partenza per
collaborazioni future. Tra questi:
1. Progetto GNV - Telerilevamento
2. Studio di Fattibilità ASI - Sistema integrato per il monitoraggio del rischio
vulcanico
3. Progetto FUMO - Studio delle ceneri vulcaniche
4. Progetto europeo - EURORISK-PREVIEW
5. Studio di fattibiltà e test di sistemi UAV
6. Progetto GNV - Pericolosità del vulcano Stromboli
7. Progetto GNV - Scenari eruttivi
8. Progetto GNV - Simulazione di scenari eruttivi ai Campi Flegrei
9. Progetto GNV - Studio vulcanologico eruzione 2002-03 Stromboli
10.Progetto MIUR - Modelli fisici integrati per la simulazione dei processi vulcanici
11.Progetto GNV - Studi e constraints su stoccaggi intermedi, risalita e condotti
all'Etna
12. Progetto europeo - An experimental investigation on the fragmentation during
Plinian eruption
92
TTC6 “Rete GPS nazionale”
Responsabile: G.Selvaggi
93
94
Premessa
Il TTC6 nasce dalla constatazione che le importanti risorse create dall’INGV in campo
geodetico, in particolare per il GPS, non sono ancora condivise in modo ordinario tra le
diverse sezioni. L’obiettivo del TTC6 è quindi permettere, essenzialmente attraverso
strumenti software e hardware, la condivisione e l’armonizzazione di tali risorse. In
sostanza, attualmente all’INGV non esiste una vera e propria rete GPS coordinata ma
una serie di stazioni permanenti, nate dall’impegno di strutture con diverse finalità
scientifiche comunque non coordinate. E’ sufficiente leggere il successivo paragrafo
sullo stato dell’arte del GPS per rendersi conto che l’INGV già dispone di una rete
nazionale e che sarebbe sufficiente organizzarla per poter essere all’avanguardia in
campo nazionale sul monitoraggio GPS. Ciò è vero non solo per le infrastrutture (le
stazioni permanenti) ma anche per l’aspetto legato all’elaborazione dei dati che viene
costantemente fatta sia dal CNT che da INGV-CT e dall’INGV-OV usando i tre software
principali della geodesia (Bernese, Gipsy e Gamit). Da non trascurare, infine, che
l’esperienza maturata a livello internazionale (principalmente IERS) risulta
fondamentale qualora si decida, non solo a livello di TTC, di sviluppare un vero e
proprio “servizio geodetico nazionale”.
Questo documento, in sostanza, non
rappresenta un vero e proprio documento programmatico di attività ma una
descrizione degli atti necessari e delle loro priorità per poter armonizzare le risorse e
far nascere ufficialmente una rete GPS nazionale.
Obiettivi del piano Triennale
Gli obiettivi legati alla rete nazionale GPS sono chiaramente esplicitati nel piano
triennale e si concentrano su due punti: i) realizzazione nel triennio di una rete
costituita da circa 90 stazioni permanenti; ii) creazione di un database comune e di un
centro analisi locale dei dati GPS. Il TTC6, dopo l’analisi del patrimonio infrastrutturale
a disposizione, conferma che gli obiettivi descritti sono raggiungibili a valle di un
investimento nelle risorse umane da dedicare al progetto di rete nazionale.
Per quanto riguarda le infrastrutture, L’INGV ha investito, o comunque impegnato più
di un 800.000 di Euro nel biennio 2003-2004 in strumentazione. Sono stati acquistati
60 ricevitori su fondi del progetto CESIS, 40 ricevitori dal CNT, 24 da CT e 20
dall’INGV-OV, per un totale di 144 ricevitori a disposizione per la rete nazionale,
comprese le stazioni permanenti già presenti o pianificate sulle aree vulcaniche. La
rete nazionale attualmente si compone di circa 20 stazioni permanenti, anche se con
differente qualità nelle monumentazioni. Alcune di queste stazioni sono già da subito
utilizzabili per la costruzione di una infrastruttura organizzata che è un primo ma
importante punto di partenza di una rete geodetica a scala nazionale.
Il patrimonio hardware è anch’esso importante e ogni sezione ha autonomamente
sviluppato e acquisito sia sistemi software e hardware di analisi e di “storage”.
Compito del TTC è armonizzare tali risorse sia nell’ottica della condivisione che della
razionalizzazione degli investimenti. Ciò è possibile creando un centro di raccolta dati
unico con una opportuna ridondanza nelle diverse sezioni. Ciò faciliterebbe, inoltre
l’apertura della banca dati verso l’esterno. Tale obiettivo è raggiungibile anche in
collaborazione con il SF17 “banche dati”.
Infine, il TTC6 crede opportuno una stretta relazione con il TTC1 per lo sviluppo di
programmi congiunti e la condivisione delle esperienze tecniche e informatiche.
Analoghe iniziative di coordinamento, giacchè alcune stazioni della costituenda rete
GPS nazionale fanno già parte di reti di monitoraggio di aree vulcaniche attive,
andranno svolte con il TTC 3 (Monitoraggio geodetico delle aree vulcaniche attive).
95
Figura 1- Stazioni GPS permanenti dell’INGV e le attuali stazioni ASI. Non è
indicato lo sviluppo a breve della rete anche se si può considerare
ragionevolmente a breve un forte sviluppo.
Priorità del TTC 6
Le priorità che il TTC intende perseguire si riferiscono sia ad aspetti legati a standard
della monumentazione dei siti della rete che ad aspetti di gestione dati e condivisione
risorse. Senza entrare nel dettaglio delle soluzioni, che comunque andranno condivise
in senso più ampio, si riporta di seguito i principali campi di attività che si rende
necessario armonizzare:
96
Acquisizione dati
a . Definizione della rete nazionale in termini di distanza media delle stazioni
permanenti
b. Standard della monumentazione
Sarà realizzato un documento tecnico dove verranno illustrati gli aspetti
tecnici delle monumentazioni proposte.
c. Definizione di “clusters” territoriali di intervento di manutenzione e gestionali.
“clusters” territoriali dove le sezioni (CNT, Catania e Napoli) svolgono la
gestione e manutenzione delle stazioni permanenti geograficamente
vicine.
Analisi Dati
d. Individuazione dei Centri Locali di Analisi e di un centro di combinazione.
Analisi dei dati provenienti dai “cluster” di stazioni con alcune stazioni
ridondanti. Questa tecnica di elaborazione distribuita è comunemente
utilizzata in tutte le reti geodetiche del mondo e permette di ridurre il
tempo di elaborazione dei dati in modo drastico senza incidere sulla
qualità della soluzione finale computata presso un unico centro
e. Individuazione del Centro di Raccolta dati e definizione dei sistemi ridondanti per la
sicurezza dei dati acquisiti.
Creazione di un centro di raccolta dati unico con una opportuna
ridondanza nelle diverse sezioni. Lo stesso Centro di raccolta dati si
dovrebbe occupare della combinazione dei dati pre-elaborati in forma di
quasi-soluzioni (o soluzioni “unconstrained”) dai centri periferici di
elaborazione
Politica di diffusione dei dati.
f. Disponibilità dei files binari e RINEX dalle stazioni della rete nazionale a tutto il
personale dell’INGV
Questo rappresenta un obiettivo primario del TTC e le soluzioni verranno
quanto prima individuate
g. Disponibilità dei files binari e RINEX di alcune delle stazioni della rete nazionale
all’esterno dell’INGV
Tale obiettivo è comunque da concordare con i direttori delle sezioni e
sarà esplicitato, insieme al successivo punto, in un documento che ne
descriverà compiti e finalità
h. Diffusione su apposito sito web dei prodotti dell’elaborazione dei dati (coordinate,
serie temporali e relative velocità)
97
Quanto scritto, dal punto a al punto h, rappresenta l’insieme delle azioni prioritarie del
TTC6 e in parte il piano di attività che sarà incentrato sull’installazione delle stazioni
permanenti. Si sottolinea che il TTC6, differentemente da altri settori già storicamente
individuati, vedi rete sismica nazionale o altri, deve far nascere una struttura che ad
oggi non esiste o è soltanto a livello embrionale, ma della quale si è sentita da tempo
la necessità. In tal senso, il TTC prima di entrare nel dettaglio delle azioni da
intraprendere per il raggiungimento degli obiettivi descritti precedentemente,
considera necessario un confronto più ampio e allargato con diversi operatori INGV. In
sostanza una graduale condivisione degli obiettivi e azioni da intraprendere nel 20052006, fermi restando gli obiettivi del piano triennale.
Risorse disponibili
L’obiettivo di una Rete Nazionale GPS anche se non nuovo nella politica dell’INGV, solo
di recente ha avuto un forte sviluppo grazie al riconosciuto contributo che le tecniche
geodetiche forniscono ai temi di ricerca propri dell’Istituto e in particolare alla
pericolosità sismica. Ciò ha fatto si che nel biennio 2003-2004, grazie anche
all’ingresso improvviso del progetto CESIS, si sia investito molto nella strumentazione
GPS. E’ anche vero che il personale impegnato nelle tematiche della geodesia spaziale
è aumentato considerevolmente almeno in alcune sezioni dell’INGV.
Rimane però una organizzazione interna, nelle varie sezioni, che non vede nella rete
nazionale una priorità stabile. A valle di un riconoscimento in tal senso, il TTC auspica
che segua un nuovo orientamento delle risorse umane nelle tematiche proprie della
rete nazionale. Ciò è demandato ai Direttori delle sezioni ai quali compete l’effettiva
politica di indirizzo. Anche in tale ottica sarà possibile avere un quadro più chiaro delle
risorse necessarie alla rete e delle eventuali lacune di personale. La precedente
osservazione nasce dall’evidenza, ad esempio, che il personale tecnologo dedicato alla
rete nazionale presso il CNT a Roma è insufficiente, ed anche il personale a Catania è
attualmente più dedicato al monitoraggio dei vulcani (pur riconoscendo la priorità di
tale monitoraggio).
La situazione è comunque riportata nella tabella allegata, nella quale è diviso per
sezione il personale dedicato alla rete GPS. Dalla tabella allegata si rileva che gli
operatori, figure importantissime nell’ottica di una struttura di monitoraggio, sono
praticamente assenti nelle diverse sezioni e fanno riferimento solo al progetto CESIS
(quindi a contratto e dedicate comunque ad un progetto). I tecnologi indicati in tabella
sono principalmente impegnati in aspetti informatici o di analisi dati e non sono
dedicati alla gestione ingegneristica, aspetto primario nella gestione ordinaria di una
rete di monitoraggio.
Tabella riassuntiva del personale delle sezioni INGV impegnato nella rete GPS. Il personale dei
CNT è suddiviso nelle due UF che condividono l’obiettivo la rete GPS (CESIS e GPS)
Sezione
CNT Pers.
Mesi/uomo
INGV-CT Pers.
Mesi/uomo
INGV-OV Pers.
Mesi/uomo
ROMA1 Pers.
Mesi/uomo
Totale Pers.
Mesi/uomo
Operatori
6 (Cesis)
36
6
36
CTER
2 (Cesis)-3(GPS)
12 (Cesis)-34(GPS)
Tecnologi
1 (Cesis)-2(GPS)
6 (Cesis)-18(GPS)
1 (Cesis)-1 (GPS)
12 (Cesis)-6(GPS)
6
6
2
12 (GPS)
1
2
13
70
6
38
Ricercatori
7(Cesis)-6(GPS)
42(CESIS)45(GPS)
1
(6)
2
2
1
7
17
102
98
In conclusione, si vuole aggiungere che la relazione in oggetto rappresenta l’insieme
delle azioni previste dal TTC per realizzare il progetto Rete Nazionale GPS. Dietro
quanto brevemente descritto c’è appunto l’ottica di un progetto che, al di la delle
singole azioni che sono chiare ed esplicitate nel piano triennale e non necessitano un
dettagliato approfondimento, deve a) far condividere ai Direttori di sezione
l’importanza di una rete geodetica (nel senso delle risorse umane a cui si accennava in
precedenza) e b) creare stabilmente le condizioni per contribuire fattivamente alla
ricerca scientifica per contribuire alla stime di pericolosità sismica oggi fortemente
legate ai dati geodetici, come dimostrano i recenti risultati in campo mondiale
sull’argomento.
Segue una relazione di maggior dettaglio sulle risorse presenti nelle diverse sezioni
che condividono il TTC6
Stato dell’arte all’INGV-CT
Sezione di Catania: Presso la Sezione di Catania INGV da ormai 10 anni viene
sviluppato hardware e software dedicato alla acquisizione dei dati da reti GPS
permanenti ed al loro trattamento, ivi inclusa la fase di archiviazione e di pre-analisi
del dato. Nel corso di questi anni sono state prodotte diverse soluzioni innovative tese
a risolvere problemi contingenti la gestione delle reti GPS permanenti in modo
originale e soprattutto secondo una logica modulare. Quest’ultimo approccio, dove una
“shell” di controllo gestisce diversi moduli che risolvono singoli problemi, si è rivelata
particolarmente efficace perché ha permesso un costante sviluppo ed upgrade delle
singole soluzioni hardware e software, modificando ed adattando solo singoli pezzi del
sistema, senza stravolgere la fisionomia architettonica di base. In questo modo
l’originario software di elaborazione dati GPS chiamato “Eolo” e basato sull’utilizzo del
motore di elaborazione Trimvec della Trimble Inc. è stato successivamente sviluppato
con la semplice sostituzione del motore stesso con uno più aggiornato (Trimble
Geomatics Office). Da circa sei mesi il software per la riduzione delle basi GPS è stato
ulteriormente sviluppato ed è nato COSMOV, basato sul motore di elaborazione di
GAMIT, del quale sfrutta la possibilità di essere gestito attraverso batch files. Anche le
procedure di archiviazione sono state modificate, ed attualmente il nuovo software
utilizza sistemi avanzati per il riconoscimento dei files basato sulla firma binaria
(univoca) e non più sui nomi delle stazioni. All’interno del software di visualizzazione
dei dati processati è stato implementato e sviluppato a più riprese un algoritmo per il
calcolo automatico delle componenti del tensore di strain su set di variabili ottenute
dalla riduzione delle basi GPS. All’interno di COSMOV sono disponibili anche una serie
di tools che permettono una interattiva gestione della visualizzazione, stampa e
pubblicazione automatica su web dei dati. Da sottolineare anche che una routine
fortran sviluppata all’interno dell’Unita Funzionale Deformazioni, Geodesia e Geofisica
della Sezione di Catania INGV si occupa della compensazione delle basi GPS secondo il
metodo dei minimi quadrati.
Oltre il software di elaborazione, visualizzazione e analisi dei dati GPS da reti
permanenti sono stati sviluppati presso la sede di Catania INGV altri strumenti per la
gestione routinaria della rete. In particolare sono disponibili i seguenti strumenti:
CONVERTER (Strumento per la conversione delle date) ; CDVReader (Strumento per il
calcolo dei parametri di strain a partire da diversi algoritmi, capace di gestire dati in
formato MSAccess ed EXCEL) ; RETE (Database delle stazioni in formato MSAccess
con registro degli interventi e gestione automatica dei rapporti di intervento alle
stazioni, accesso ai siti e registro della strumentazione allocata presso le stazioni
remote). Un discorso a parte merita lo sviluppo di strumenti per l’analisi dei dati dalle
reti GPS permanenti con elaborazione dei dati in tempo reale. RTD2DMX trasforma i
files di output del software di elaborazione in tempo reale RTD, nel ben noto formato
99
sismologico IASPEI chiamato SUDS. Grazie a questa trasformazione è possibile
utilizzare i dati delle stazioni campionate ad alta frequenza (1 Hz. o più) esattamente
con gli stessi strumenti utilizzati per il trattamento dei dati sismologici. MapReal è un
software che produce mappe di vettori di spostamento in formato Mapinfo a partire
dalle elaborazioni del software RTD tra qualunque set di dati, anche campionati ad alta
frequenza. Infine sono stati sviluppati strumenti software per la gestione di flussi di
dati TCP/IP ed intefacce web per l’acquisizione dei dati da ricevitori Trimble e Leica.
Stato dell’arte all’INGV-OV
L’elaborazione automatica dei dati GPS, la verifica e la validazione delle procedure di
calcolo idonee agli obiettivi del sistema di monitoraggio geodetico è giunta in una fase
avanzata. Invero, l’elaborazione della massa di dati da elaborare quotidianamente ha
reso necessario la messa a punto di tecniche di analisi, basate su SKI/LGO che, oltre
ad essere standard, sono automatizzabili, dando anche la possibilità di confronti tra
metodologie e software diversi.
Congiuntamente all’elaborazione giornaliera, presso l’Osservatorio Vesuviano-INGV,
sono stati sviluppati due sistemi di elaborazione automatica dei dati GPS della rete
CGPS che utilizzano il software BERNESE v.4.2(BPE):
1) elaborazione giornaliera dell’intera rete CGPS con effemeridi broadcast;
2) elaborazione giornaliera (con successiva combinazione settimanale) dell’intera
rete CGPS con effemeridi precise ed inquadramento in ITRF2000.
Inoltre, in collaborazione con Leica Geosystem e FMR Spazio, si è sviluppato un
pacchetto software, composto dai tre moduli:
o NDA (Network Deformation Analysis), progettato per l’analisi di dati acquisiti da
reti GPS locali; prevede interfacce utente che consentono di impostare le
caratteristiche della rete di ricevitori GPS, di gestire i processi di calcolo e gli
automatismi ed una collezione di algoritmi per il calcolo.
o DQE (Data Quality Evaluation) che è dedicato all’analisi della qualità dei dati GPS.
o
GSM (Time Series Graphics and Statistics Manager), che consente di effettuare
l’analisi grafica e statistica di base delle serie storiche prodotte.
Tale pacchetto, ancora in fase di sperimentazione e sviluppo, è completamente
automatico, avendo bisogno esclusivamente dell’indicazione della locazione dei dati in
formato Rinex.
Sistema Informatico dell’ U.F. Geodesia – Osservatorio Vesuviano Sezione di Napoli
INGV:
Servergeo per Archiviazione e gestione dati.
Il sistema informatico dell’U.F. Geodesia della Sezione di Napoli, finalizzato alla
raccolta dei dati provenienti dalle diverse reti di monitoraggio geodetico, sia in
continuo che discontinue, si avvale di una struttura hardware/software composta da 5
PC client connessi al server geodesia (Servergeo), che svolge mansioni sia di fileserver (archivio di file) che di database-server (database relazionale RDBMS Oracle9i).
In particolare, tale sistema si apre sia alla rete intranet geodesia (sottorete privata
192.168..), che alla rete internet.
Nel primo caso, la connessione intranet si è resa necessaria in virtù dell’esigenza da
parte dei programmi di scarico ed elaborazione dei dati, di poter usufruire di cartelle di
rete condivise; necessità che è stata soddisfatta dall’attivazione sul server di un file
system distribuito con l’adozione di un dominio Active Directory di Windows.
Nel secondo, invece, l’esposizione diretta verso la rete internet esterna, ha reso
indispensabile interfacciare tutti i processi di modifica/interrogazione delle
informazioni contenute nel database-server, nonchè dei processi di upload e download
dei file archiviati sul server.
100
Oltre alla formazione di risorse interne sulle problematiche relative alla realizzazione di
pagine web dinamiche in ambiente JAVA 2EE e sull’architettura utilizzata per la
realizzaizone di sistemi MVC (Model View Controller), ci si è applicati alla creazione ed
implementazione di una banca dati geodetici web-based, che consenta sia la gestione
delle informazioni monografiche dei siti di misura che dei file dati attraverso pagine
HTML dinamiche. In particolare, successivamente alla creazione del database (tabelle,
utenti, privilegi), è stato realizzato un modulo di controllo degli accessi, basato su una
tipica definizione dei profili degli utenti del database che consente di filtrare le
funzionalità rese disponibili del sistema. Inoltre, un modulo di gestione delle
monografie dei siti di misura distribuiti sul territorio consente, solo ad utenti
autorizzati, le funzionalità di inserimento e modifica dei dati. Una maschera di accesso
riservato permette, infine, l’upload ed il download dei file, nonchè ordinamenti e
ricerche sui file secondo criteri prestabiliti.
Stato dell’arte all’INGV-CNT
Il CNT condivide l’obiettivo delle rete permanente GPS in due diverse sezioni, una
dedicata alla realizzazione del progetto CESIS che prevede l’installazione di 60 stazioni
permanenti GPS, e l’altra UF GPS che cura lo sviluppo al centro Italia e al Nord. Il
seguente stato dell’arte comprende le risorse nel suo complesso, compresa la sede di
Bologna del CNT che possiede diverse unità di personale dedicate al GPS.
La rete GPS del CNT consiste attualmente in 16 stazioni permanenti. Sono
attualmente attive le seguenti stazioni:
INGR (INGV, sede di Roma)
VVLO (Villavallelonga)
GBLM (INGV, Osservatorio di Gibilmanna)
RSTO (Roseto degli Abruzzi)
PRET (INGV, Osservatorio dell’Aquila, Preturo)
MAOO (Monte Argentario)
MTTO (Monte Terminillo)
TEOL (Teolo)
MURB (M. Urbino)
CPAN (Panarea)
SACR (Santa Croce del Sannio),
RNI2 (Rionero Sannitico)
SNAL (S. Angelo dei Lombardi)
GROT (Grottaminarda)
MRLC (Muro Lucano)
TRVT (Trivento)
I dati delle stazioni permanenti sono trasmessi attraverso diversi sistemi,
principalmente tre: acquisizione dati in locale (TRS) con invio automatico via linea
telefonica presso un server gestito dal CNT; sistema satellitare Nanometrics; GSM. La
sola stazione MAOO acquisisce per il momento in locale ma a breve verrà trasmessa
via satellite.
La strumentazione utilizzata è costituita sia ricevitori GPS geodetici Trimble, corredati
da antenne a doppia frequenza che da ricevitori Leica SR520 con antenna Choke Ring
AT504. In tabella è riportata la strumentazione installata ai diversi siti.
STAZIONI PERMANENTI GPS
Siti Ricevitore Antenna Comunicazione
INGR Trimble 4000SSI Trm22020.00+GP modem e linea telefonica
101
VVLO Trimble 4700 Trimble Choke Ring modem e linea telefonica
GIBI Trimble 5700 Trm41249.0+GP (Zephyr) modem e linea telefonica
RSTO Trimble 4700 Trimble Choke Ring modem e linea telefonica
PRET Trimble 5700 Trm41249.0+GP (Zephyr) modem e linea telefonica
MAOO Trimble 5700 Trm41249.0+GP (Zephyr) PC locale
MTTO Trimble 5700 Trm41249.0+GP (Zephyr) modem e linea telefonica
TEOL Leica SR520 Choke Ring AT504 trasmissione satellitare
MURB Leica SR520 Choke Ring AT504 trasmissione satellitare
CPAN Leica SR520 Choke Ring AT504 GSM
SACR Leica SR520 Choke Ring AT504 trasmissione satellitare
RNI2 Leica SR520 Choke Ring AT504 trasmissione satellitare
SNAL Leica SR520 Choke Ring AT504 trasmissione satellitare
GROT Leica SR520 Choke Ring AT504 trasmissione satellitare
MRLC Leica SR520 Choke Ring AT504 trasmissione satellitare
TRVT Leica SR520 Choke Ring AT504 trasmissione satellitare
Le monumentazioni delle stazioni sono state realizzate per soddisfare i requisiti
essenziali per effettuare studi geofisici, come la stabilità, adeguandole alle diverse
caratteristiche geologiche dei siti, e la durata nel tempo. Le antenne GPS sono
installate con un caposaldo tipo 3-D, specificamente progettato.
Nell’ambito del progetto CESIS, si è svolta la gara europea per l’aggiudicazione della
fornitura per i ricevitori GPS. La fornitura è stata aggiudicata alla Leica Geosystem
S.p.a. che, per un prezzo molto concorrenziale, fornirà l’ultimo prodotto in campo di
ricevitori (GPS1200PRO) che permette la trasmissione dati attraverso la rete LAN.
Inoltre, nella fornitura è compreso il software di gestione dell’acquisizione.
Acquisizione e controllo di qualità dei dati
I dati in formato binario sono giornalmente o in tempo reale acquisiti da diverse
macchine attualmente presenti al CNT o a Grottaminarda. Diversi sistemi di scoraggio
sono inoltre stati sviluppati. In particolare è stato acquistato un raid di dischi in fibra
ottica di un TB di memoria, complessivamente, dove risiedono i file binari, ascci RINEX
delle stazioni. Questo sistema di storaggio è all’interno di una Storage Area Network
(SAN) gestito dal CED di ROMA1.
Viene effettuato un controllo sulla qualità dei dati acquisiti mediante software TEQC,
distribuito dall’UNAVCO, che prende in esame il multipath sulle misure di codice e in
termini di ampiezza.
Per superare alcune limitazioni del programma TEQC, è stato sviluppato un nuovo
software che effettua un’analisi di qualità comprendente sia lo studio del rumore del
ricevitore, con conseguente stima delle precisioni delle osservabili e delle loro
correlazioni temporali, che lo studio del multipath, in termini sia di ampiezza che di
frequenza.
Elaborazione automatica dei dati delle stazioni permanenti
AL CNT i dati vengono elaborati con tre diversi software (Bernese 4.2-Gipsy-Gamit) da
tre gruppi separatamente che in parte è un elemento positivo. Gipsy è sviluppato
principalmente a ROMA1.
La strategia di elaborazione è simile e si concretizza nelle seguenti fasi:
I dati (file RINEX di 24 ore) vengono elaborati su base giornaliera, producendo per
ogni giorno un file di coordinate, uno contenente la matrice di covarianza delle
coordinate stesse e un file contenente i ritardi troposferici. Successivamente vengono
102
calcolate le soluzioni settimanali (mediante compensazione delle soluzioni giornaliere)
con produzione di file settimanali in formato internazionale SINEX (.snx), contenenti
coordinate e relative matrici di covarianza.
Le soluzioni settimanali ottenute risultano inquadrate nel sistema di riferimento
ITRF2000 o in un sistema europeo.
Disponibilita` dati e soluzioni
I dati GPS delle stazioni INGV sono tutti attualmente disponibili al personale INGV in
formato RINEX o RINEX compresso su richiesta. INGR è direttamente disponibile sul
sito WEB dell’ ASI http://geodaf.asi.mt.it, in quanto i suoi dati vengono elaborati
congiuntamente a tutte le stazioni GPS permanenti italiane anche dal Centro di
Geodesia Spaziale di Matera.
Le soluzioni settimanali prodotte dal Bernese 4.2 sono attualmente disponibili in
formato SINEX solo per utenti INGV sulla macchina VAX ING750, account RETEGPS.
103
104
SF7 “Telerilevamento”
Responsabile: F.Buongiorno
105
106
1. LO STATO
DELL’ARTE
1.1 Premessa
Negli ultimi 10 anni gli INGV insieme ad altri organismi nazionali ed internazionali ha
contribuito allo sviluppo delle tecnologie spaziali orientate al monitoraggio vulcanico
sismico ed ambientale. Questo ha permesso la crescita di un significativo gruppo di
ricerca, capace di produrre risultati di notevole interesse scientifico, ed ha anche in
alcuni casi mostrato le possibilità di impiego operativo dei dati spaziali nella
valutazione e gestione dei rischi naturali
Le future missione spaziali saranno sempre più orientate alle applicazioni ambientali
(es.“Global Change”) e per la prevenzione e monitoraggio dei rischi naturali ed
antropici.
Si ritiene strategico per il nostro Ente mantenere un alto livello di capacità scientifiche
in questo settore sia per la forte innovazione tecnologica che esso rappresenta sia per
integrare in modo sistematico tali tecniche nei diversi settori del monitoraggio già
efficacemente sviluppate mediante le resti terrestri dall’INGV. Il piano triennale 20042006 vede il telerilevamento sia come disciplina indipendente sotto l’Obiettivo
Generale 1: Sviluppo dei Sistemi di Osservazione mediante l’analisi d’immagini
telerilevati da satellite ed aereo (SAR ed Ottici) per le applicazioni sia in campo
sismologico che vulcanologico (obiettivo specifico1.7). Inoltre il telerilevamento è un
possibile settore di sviluppo trasversale alle tematiche espresse negli obiettivi 1.1,
1.2, 1.4 ed 1.5 che utilizzano alcune tecniche di telerilevamento specifiche (es. tecnica
d’interferometria SAR differenziale, immagini ottiche ad altissima risoluzione spaziale)
ai fini del confronto o integrazione con altri sistemi d’indagine come le tecniche GPS.
Nell’Obiettivo Generale 2: Attività Sperimentali e Laboratori nell’obiettivo specifico 2.1
le immagini telerilevate da satellite sono utilizzate per la foto-interpretazione delle
aree interessate da tettonica attiva. Nello stesso obiettivo ricadono le misure
effettuate mediante rilievi aeromagnetici che forniscono misure con sistemi remoti
delle anomalie del campo magnetico legate a sorgenti vulcaniche.
Nel obiettivo 2.4 le misure geochimiche di tipo diretto in aree vulcaniche possono
essere integrate da misure di telerilevamento prossimale o da misure estrapolate da
immagini telerilevate ) . Nell’Obiettivo Generale 3: Studiare e Capire il Sistema Terra
alcune tecniche di telerilevamento sono presenti negli obiettivi specifici 3 A 2 e 3 A 3
(applicazioni SAR ai modelli di sorgente sismica alla fisica del vulcanismo) e nel 3 b 2
(rilevi aerei con GLACIO-RADAR in zone antartiche e rilievi terrestri con il GPR per le
indagini sugli inquinanti dovuti dispersione nel sottosuolo, per i quali è possibile
incrementare le interazioni con le tecniche basate su immagini satellitari.
Nell’Obiettivo Generale 4: Comprendere ed Affrontare i Rischi Naturali nell’obiettivo
specifici 4.1 e 4.2 i dati telerilevati possono fornire interessanti serie storiche da cui
estrapolare parametri d’interesse per gli studi di pericolosità e rischio.
Il quadro appena delineato mostra la necessità e l’importanza di coordinare le attività
che afferiscono al telerilevamento al fine di ottimizzare le risorse umane ed
economiche dedicate allo sviluppo di obiettivi comuni orientati allo sviluppo di sistemi
integrati di tecniche terrestri ed ambientali
1.2. Stato dell’arte delle tecniche di telerilevamento utilizzate e sviluppate
dall’INGV nell’ambito degli obiettivi specifici contenuti nel triennale 20042006
1.2.1 In ambito vulcanologico
Tecniche sviluppate su immagini telerilevate: sono state sviluppate e consolidate
tecniche per la stima della concentrazione di alcune specie gassose (SO2, H2O)
107
contenute nei plumes vulcanici degli aerosol vulcanici basate su modelli atmosferici e
dati telerilevati da spettrometri ad immagine aerei e satellitari. I dati di flusso di SO2
estrapolabili dai dati telerilevati possono essere confrontati ed integrati con i dati
acquisiti in maniera sistematica da postazioni terrestri (misure COSPEC, FTIR).
Recentemente è stato sperimentata una tecnica per la stima delle concentrazioni di
CO2 emesso in plumes vulcanici (sperimentato su Hawaii ed Etna). Sono inoltre stati
sviluppati modelli per la stima della distribuzione delle temperature superficiali in zone
vulcaniche. Studi svolti con dati di spettrometri ad immagine aerotrasportati quali
MIVIS, DAIS hanno fornito risultati molto promettenti per la stima di tutte le
componenti di temperatura che compongono un pixel di una zona termicamente attiva
(background, core temperature, crust temperature) e per il calcolo del flusso d’energia
e la stima del rateo di emissione dei flussi lavici.
Rilievi termici mediante camere trasportate da elicottero
Le ultime eruzioni effusive dell’Etna e di Stromboli hanno visto l’applicazione
continuata delle mappature termiche come metodo principale di rilievo dell’attività
eruttiva e delle sue variazioni. Sin dal 2001 vengono effettuati, con cadenza periodica
tramite l’uso di una telecamera termica, rilievi da piattaforma aerea (elicottero) sui
vulcani attivi Etna e Stromboli. A questi rilievi si aggiungono misure sul terreno, atte a
validare le variazioni di temperatura rilevate.
Le mappature termiche così ottenute hanno consentito, nel corso delle eruzioni
dell’Etna del 2001 e del 2002-2003, di rilevare con mesi di anticipo la formazione di
fratture nella zona sommitale, fratture che si sono poi lentamente propagate a
formare il sistema di fessure eruttive che ha innescato ed alimentato l’effusione lavica.
Analisi di Interferometria Differenziale SAR. In tale ambito sono state realizzate
delle applicazioni innovative basate sull’impiego di sequenze di dati SAR per la misura
degli spostamenti lenti del suolo e delle deformazioni dei vulcani Etna, Flegrei,
Vesuvio, Colli Albani. L’impiego operativo di dati DIFSAR è stato provato sui vulcani
napoletani nell’ambito di un progetto DUP dell’ESA (Progetto Minerva). I dati spaziali
hanno fornito importanti vincoli per l’elaborazione di modelli di sorgente,
raggiungendo un livello di dettaglio non possibile con i soli dati forniti dai sistemi
classici della geodesia terrestre.
Su tutti i vulcani attivi italiani esistono reti GPS e CGPS utilizzate dall’INGV per la
sorveglianza in continuo delle deformazioni. Questi dati sono integrati con misure
geodetiche classiche (livellazioni, EDM, inclinometriche, mareografiche) e con analisi
di Interferometria Differenziale SAR.
Telerilevamento con sistemi Prossimali
Da diversi anni sono attive telecamere istallate nelle vicinanze delle maggiori aree
vulcaniche attive (Etna, Stromboli, Vulcano, Campi Flegrei e Vesuvio). Le telecamere
funzionano sia con banda nel visibile che nell’infrarosso. La costruzione di postazioni
fisse ha consentito una visione più completa dei fenomeni da diverse angolazioni,
direzioni e distanze, ed ha permesso inoltre una quantificazione dei fenomeni (altezza
della colonna, densità del materiale eruttato nel corso di eventi di fontane di lava,
ecc.). Nelle aree dove sono attivi campi fumarolici
le telecamere infrarosse
consentono di monitorare l’andamento delle temperature superficiali e le loro
variazioni nel tempo.
Le metodologie di spettrometria ottica in varie bande dello spettro elettromagnetico
permettono di acquisire a distanza informazioni sulle composizioni chimiche e
sull’abbondanza dei contenuti delle masse gassose emesse dai vulcani attivi. Sin dal
1987 vengono eseguite misure periodiche del flusso di SO2 dai vulcani attivi siciliani
mediante spettrometro a correlazione (o tecnica COSPEC), nel contempo dal 2000
vengono eseguite regolari misure dei rapporti tra varie specie gassose tramite
spettrometria all’infrarosso con trasformata di Fourier (FTIR). I risultati forniti da
queste tecniche di misura, integrati con le altre informazioni di tipo vulcanologico,
sismologico e geofisico, hanno permesso di ricostruire lo stato di alimentazione,
108
degassamento e svuotamento del sistema magmatico che ha sostenuto l’attività
eruttiva 2002-2003 dell’Etna. Attualmente è stata completata l’installazione di una
rete permanente di quattro stazioni autonome di spettrometri nell’ultravioletto che
consentono il monitoraggio, quasi continuo (nelle ore diurne), del flusso di SO2 dallo
Stromboli,
Rilievi aerogeofisici
Osservazioni aerogeofisiche del campo magnetico e gravimetrico. Consentono di
ottenere dati sulla presenza e sullo spostamento di masse nella crosta terrestre
sottostante le aree vulcaniche, aggiungendo profondità alle indagini eseguite con le
tecniche del telerilevamento. In campo vulcanologico sono particolarmente utili i rilievi
aeromagnetici che forniscono informazioni sulla presenza di sorgenti vulcaniche e
possono essere correlati alle zone di flusso termico anomalo superficiale ottenuto con
sistemi di misura terrestre o spaziale
1.2.2 In ambito sismologico
Tecniche sviluppate su immagini telerilevate
i dati di geodesia spaziale e telerilevamento ottico e SAR vengono usati normalmente
dagli enti scientifici impegnati nello studio e nel monitoraggio dei terremoti. Numerose
ricerche vengono eseguite con immagini ottiche e Modelli Digitali del Terreno
(stereoscopia sintetica e geomorfologia quantitativa) per l’individuazione e
caratterizzazione di strutture morfotettoniche e sismogenetiche. Faglie attive regionali
capaci di generare terremoti di forte magnitudo sono state individuate e studiate in
base a queste tecniche.
l’Interferometria Differenziale SAR per applicazioni cosismiche
Una delle tecniche di maggiore successo per lo studio e la sorveglianza dei terremoti
è l’Interferometria Differenziale SAR, soprattutto se usata in sinergia con reti GPS e
CGPS e integrata con osservazioni terrestri (sismologiche, geologiche, ecc.). Numerosi
studi sono stati eseguiti sulle deformazioni conseguenti a terremoti (cosismiche) di cui
le tecniche menzionate consentono per la prima volta di ricostruire l’andamento con
estremo dettaglio. Anche in questo caso i dati spaziali consentono di vincolare accurati
modelli di sorgente, importanti per valutare la pericolosità dell’area.
l’Interferometria Differenziale SAR e Laser Scanner per l’analisi delle
deformazioni lente (intersismiche, vulcaniche, attività antropica)
Sono state sviluppate tecniche innovative per la misura degli spostamenti lenti del
suolo con basse e bassissime velocità (fino a 1 mm/anno); queste tecniche, basate
sull’impiego di lunghe serie temporali di dati SAR, stanno aprendo ulteriori rilevanti
campi di applicazione tra cui ad esempio la misura del tasso di accumulo della
deformazione lungo le strutture, importante per le valutazioni di pericolosità e per la
sorveglianza sismica e vulcanica.
Tecniche basate su Laser-Scanner
Le nuove tecnologie basate su laser a scansione consentono il la creazione di DTM ad
altissima risoluzione e con precisioni altissime, inoltre questa tecnica utlizzata da
postazioni terrestri consente di misurare spostamenti lenti generati da movimenti
gravitativi. Tale tecnica può essere integrata con quelle SAR ed è stato già attivato un
progetto preliminare mediante DUP ESA: "Multidisciplinary approach for monitoring
landslides through satellite, airborne and ground based surveys"
Tecniche per la valutazione del danneggiamento prodotto da eventi sismici
Nel campo della valutazione preliminare del danno, sono state eseguite delle ricerche
sull’impiego di dati SAR e ottici per l’identificazione di manufatti danneggiati in seguito
a terremoti, dimostrando buone prospettive per questa applicazione con sensori SAR
ad alta risoluzione.
109
1.2.3 Nel settore ambientale
l’INGV si occupa di rilevamenti glaciologici in Antartide. Sono state condotte
campagne di rilevamento mirate a rivelare la topografia del bedrock l’esplorazione dei
laghi sub-glaciali, il rilevamento della morfologia dei ghiacciai di sbocco, delle lingue
glaciali e delle piattaforme galleggianti. Gli strumenti di cui l’INGV è dotato sono due
glacio-radar con specifiche tecniche differenti. Il primo è un Glacio Radar
(penetrazione 4 km, potenza 4 kw, frequenza 60 MHz depth) aviotrasportato montato
su un Twin–Otter, (un aereo leggero canadese) che vola alla quota relativa di 300 m
montando le antenne sotto le ali. Il secondo, pur avendo minore potenza (500 W)
mantiene le altre caratteristiche analoghe. Entrambi hanno una risoluzione verticale di
4 metri.
Questi rilevamenti rivestono un enorme importanza nello studio del bilancio di massa
del ghiacciaio antartico e nella determinazione del riscaldamento globale.
Nel campo della tutela del territorio, le tecniche del telerilevamento unitamente al GPR
(Ground Penetrating Radar), si prestano all’individuazione e monitoraggio di aree
degradate. Si pensi ad esempio alla ricerca di inquinanti in aree di discarica abusiva,
alla definizione spaziale dei plumes inquinanti nei terreni circostanti le discariche,
all’individuazioni di fusti sepolti contenenti sostanze tossiche, nocive ed a volte
radioattive.
L’INGV ha brevettato la ionosonda AIS-INGV (Advanced Ionospheric Sounder) che
analizza la ionosfera tra i 100 ed i 1000 km, con una risoluzione verticale di 4,5 km ed
uno swath di 30° che restituisce profili verticali della variazione di densità elettronica
della ionosfera stessa.
L’INGV è attualmente l’unica istituzione scientifica in Italia che esplica un’attività di
monitoraggio dell’alta atmosfera ionizzata, attraverso osservatori e stazioni di misura
continua e sistematica (Roma, Gibilmanna e Baia Terra Nova). Le grandezze
geofisiche misurate a diverse quote del plasma ionosferico sono, oltre agli interessi
diretti della ionosonda, utili alla valutazione della corretta trasmissione e ricezioni dei
dati acquisiti da piattaforme satellitari.
Oltre a quest’attività vengono effettuate diverse campagne di misura per lo studio di
quei fenomeni geofisici inseriti nel settore scientifico dell’interazioni Sole-Terra, le cui
finalità sono la conoscenza del sistema terrestre e della sua evoluzione, a partire dal
nucleo interno della Terra fino al Sole e allo spazio interplanetario. In oltre lo studio
del comportamento degli strati più esterni dell’atmosfera, soprattutto alle latitudini
circum-polari, è di supporto agli studi relativi alla protezione delle piattaforme
satellitari.
2. PROPOSTE DI INIZIATIVE COORDINATE DA SVILUPPARSI NEL BIENNIO
2005-06 CON MAGGIORE DETTAGLIO PER IL 2005
2.1 Premessa
Le attività
espresse nel primo capitolo esprimono l’alto grado d’interesse
interdisciplinare delle tecniche di telerilevamento ed inoltre sottolineano l’esistenza di
un buon livello d’interazione e coordinamento in diversi settori dell’INGV per
l’integrazione di tali tecniche con altri sistemi di misura. Si rileva come un dato
positivo la necessità di coordinare le attività anche in armonia con altri TTC (TTC3 e
TTC 5) al fine di programmare in modo efficace alcune attività di base utili alle diverse
applicazioni. In particolare le tecniche di interferometria SAR differenziale sono
presenti sia nel TTC 3 (tecniche di sorveglianza geodetica nelle aree vulcaniche) che
nel presente contesto SF 7 (telerilevamento) il quale abbraccia sia applicazioni
vulcanologiche che sismologiche ed ambientali. Si ritiene che al fine di evitare
110
sovrapposizioni sia estremamente utile un coordinamento comune per il corretto
sviluppo di questa tecnica spaziale i cui risultati possono fornire importanti
informazioni sulle deformazioni superficiali che vengono analizzate in diversi temi
trasversali.
Il telerilevamento come altre metodologie di misure acquisisce una notevole quantità
di dati che necessitano di un notevole sforzo organizzativo relativo all’archiviazione e
al successivo studio delle variazioni temporali dei parametri misurati, a tal fine onde
evitare duplicazioni di sistemi si ritiene che l’SF 7 debba avere una forte interazione
con l’SF 18 (Sistema Informativo territoriale) e con altri TTC che hanno come obiettivo
la creazione e gestione di banche dati. Inoltre sembra sicuramente importante una
pianificazione comune con il TCC 9 (Reti Informatiche e Grid) , considerando sia le
caratteristiche di acquisizione dei dati telerilevati (connessioni FTP con i centri di
acquisizione nazionali ed internazionali, utilizzo di antenne di ricezione diretta) che la
necessità di trasferire all’interno dell’INGV dati grezzi ed elaborati in modo efficiente e
veloce anche usufruendo di sistemi di calcolo per l’estrazione dei parametri
particolarmente efficienti.
2.2 Descrizione delle Attività di Coordinamento
Durante il tempo messo a disposizione per approfondire ed allestire un programma di
lavoro coordinato sono state analizzate tutte le attività di comune interesse per le
quali si possano delineare dei progetti di sviluppo comune. In particolare si deciso di
utilizzare come linee principali quelle che sono state recentemente oggetto di due
studi di fattibilità coordinati a cui hanno partecipato molte delle sezioni dell’INGV oltre
che enti esterni sia scientifici che industriali:
•
Realizzazione sistema integrato basato su dati telerilevati per il
monitoraggio del Rischio Sismico.
•
Realizzazione sistema integrato basato su dati telerilevati per il
monitoraggio del Rischio Vulcanico.
Per quanto concerne le applicazioni ambientali non esiste al momento nessuno
progetto integrato per l’utilizzo dei dati telerilevati, ma si ritiene che questo possa
essere studiato a partire dal 2005 al fine di integrare il telerilevamento aereo e
spaziale a ricerche nel campo della Difesa Ambientale e delle Ricerche in
Antartide.
•
Telerilevamento Aereo e Prossimale
Sistemi UAV (Unmanned Airborne Vehicles)
Per quello che riguarda il campo dello sviluppo di nuovi sistemi e sensori per il
telerilevamento, si è deciso che un tema d’interesse trasversale riguarda lo sviluppo di
piattaforme aeree automatiche (UAV) da impiegare in campo vulcanologico,
ambientale (ricerche in Antartide) e sismologico. Si è deciso di affrontare uno studio
preliminare coordinato a partire dalle esperienze specifiche che ogni sezione ha
sviluppato nel corso degli ultimi anni e preparare un piano di azioni per il 2005.
Reti di telecamere
Le sezioni OV, CT e PA hanno già in programma lo sviluppo di reti di telecamere per il
monitoraggio continuo di aree vulcaniche attive, si è deciso che per questo settore il
coordinamento sarà limitato allo scambio d’informazioni sulle caratteristiche delle
111
camere e dei sistemi di analisi al fine di omogeneizzare il più possibile i sistemi ed i
software di analisi dei dati.
In particolare si ritiene interessante confronatare gli algoritmi utilizzati per le immagini
telerilevate da satellite e d’aereo con quelli messi a punto per le camere prossimali.
Reti di sensori ottici per le misure geochimiche remote
Anche per questi sistemi (COSPEC, MINI-DOAS, FTIR) sono in atto piani di
realizzazione, pertanto il coordinamento all’interno dell’SF sarà mirato sia ad un
maggiore scambio d’informazioni per il corretto sviluppo delle reti prossimali che ad
un confronto tra queste misure e quelle ricavate da dati spaziali ed aerei al fine di
valicare i sistemi in modo reciproco. Necessità di pianificazione di campagne di
validazione.
2.3 Attività di divulgazione ed informazione sulle attività sviluppate
Tutti i partecipanti hanno convenuto sull’importanza di organizzare eventi per la
presentazione dei risultati ottenuti con le tecniche di telerilevamento ed dei successivi
confronti ed integrazioni con altre tecniche. A tal fine si propone di organizzare un
workshop annuale ed istituire un sito web comune per veicolare anche le informazioni
e le novità relative ai sistemi spaziali, ai bandi nazionali internazionali ed altre attività
oggetto di comune interesse.
2.4 Previsioni per le richieste di risorse economiche e del personale
Al momento si è analizzato solo il quadro preliminare dei mesi uomo messi a
disposizione da ogni sezione per l’SF 7. Il quadro risulta incompleto anche perché
molte attività sono condivise con altri TTC ed SF e non ancora chiaro quale sia il
metodo di suddivisione
Per quello che riguarda le richieste di investimento e di risorse umane, si ritiene che
un approfondimento sulle necessità effettive per sviluppare eventuali progetti
coordinati si possa fare solo dopo la definizione delle regole di attuazione di questi
all’interno dei TTC stessi in sintonia con i piani di ogni sezione.
2. 4 Tabelle riassuntive
Di seguito vengono riportate una serie di tabelle che descrivono l’analisi preliminare
richiesta dal GdL :
Tabella 1: Principali tematiche per le quali esiste un comune interesse a
sviluppare azioni coordinate tra le diverse sezioni dell’INGV. Queste sono già
presenti nel piano triennale 2004-2005 ma necessitano azioni coordinate che
dovrebbe realizzarsi mediante l’organizzazione e strutturazione di progetti comuni
interni ed esterni.
Tabella 2:Attività in cui si richiede il maggiore grado di coordinamento al fine del
corretto sviluppo delle tematiche riportate nella tabella 1
Tabella 3: Mesi uomo messe a disposizione da ogni sezione per le attività di
telerilevamento, questa stima è sicuramente molto preliminare non essendo certo
il criterio di distribuzione dei mesi persona tra le attività di ogni sezione ed i
TTC/SF.
TABELLA 1: Principali tematiche per le quali esiste un comune interesse a
sviluppare azioni coordinate tra le diverse
112
sezioni dell’INGV, (le x rappresentano l’interesse a partecipare ad azioni coordinate,
inoltre l’ultima colonna identifica l’esistenza di azioni di coordinamento già attive).
TITOLO
AREA
D I CNT
RICERCA O PROGETTO
SISMICO
Realizzazione sistema
integrato basato su
dati telerilevati per il
monitoraggio del
Rischio Sismico
Misura delle
deformazioni
(intersismichecosismiche
mediante tecnica
InSAR)
Analisi del
Danneggiamento
Investigazione di
strutture
sismogenetiche
VULCANICO
Realizzazione sistema
integrato basato su
dati telerilevati per il
monitoraggio del
Rischio Vulcanico
Rilievi termici con
sistemi di
telerilevamento
aereo, satellitare
e prossimale
Tecniche
d’interferometria
SAR differenziale
Rilievi geochimica
per la misura di
componenti dei
plumes vulcanici
Misure ottiche e
dirette per la
misura delle
concentrazioni
delle ceneri
vulcaniche
Modelli digitali
del terreno
Misure
AeroMagneticche
RM1
OV
CT
PA
Grado attuale di
Coordinamento
Partecipazione
Effettivo dal 2004
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Effettivo dal
triennale 20042005
Effettivo dal 2004
X
Effettivo dal
triennale 20042005
X
Effettivo dal 2004
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
AMBIENTALE
Esplorazione
Laghi Subglaciali
Bilancio di Massa
dei ghiacci
RM2
X
X
X
X
Necessità di un
migliore
coordinamento dal
2005
Effettivo dal
triennale 20042005
Effettivo dal
triennale 20042005
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Necessità di un
migliore
coordinamento dal
2005
Necessità di un
migliore
coordinamento dal
2005
Necessità di un
migliore
coordinamento dal
2005
Necessità di un
migliore
coordinamento dal
113
TITOLO
AREA
D I CNT
RICERCA O PROGETTO
Geofisica
Ambientale
Nuove Tecnologie
Sviluppo Sistemi
UAV
Sviluppo Sensori
per la geochimica
portatili/prossima
li
Reti di
telecamere
Costruzione di
Ionosonda
digitale e radar
RM1
RM2
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
OV
CT
PA
Grado attuale di
Coordinamento
2005
Necessità di un
migliore
coordinamento dal
2005
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Da sviluppare nel
2005
Necessità di un
migliore
coordinamento dal
2005
Necessità di un
migliore
coordinamento dal
2005
114
TABELLA 2: Attività specifiche in cui si richiede il maggiore grado di coordinamento
al fine del corretto sviluppo delle tematiche riportate nella tabella 1
SEZIONI
Pianificazione
delle
acquisizioni
satellitari per
attività
sistematiche
Pianificazione di
campagne con
sensori aerei
(frequenza
annuale o
biennale)
Campagne
di
validazione
in aree
d’interesse
specifico
Sviluppo INGV
di algoritmi
Elaborazione
immagini
telerilevate
Sviluppo di
strumentazione
aerea e
prossimale
Divulagazione
dei risultati
delle ricerche
coordinate:
CNT
SAR, OTTICI
Iperspettrali
(VIS-IR), laser
scanners
Vulcani
italiani,
zone con
movimenti
gravitativi
Stima parametri
termici.
concentrazioni
gas e particelle.
Studio di
fattibilità e
TEST per
sistema UAV
Workshop
annuale
Modelli per
l’interpretazione
dei dati SAR
Partecipazione
a studi per
sensori
arotrasportati
Sviluppo sistemi
di analisi
multiparametrica
con sistemi GIS
Incontri
sistematici
nell’ambito dei
progetti
Sviluppo di
sistemi di
archiviazione e
interrogazione
banche dati su
aree di
interesse
comune
Organizzazione
delle banche
dati satellitari
ed aerei già
acquisiti
organizzazione
di un sito web
per I sistemi di
telerilevamento
Algoritmi di
creazione di
DTM
RM1
Pancromatici
ad alta
risoluzione
Rilievi
fotogrammetrici
Studio di
fattibilità e
TEST per
sistema UAV
Laser scanners
Sviluppo
Ionosonda e
glacioradar
CT
SAR, OTTICI
Iperspettrali
(VIS-IR),
camere IR
(trasportste da
elicottero)
Vulcani
siciliani
Laser scanners
PA
OV
RM2
OTTICI
SAR, OTTICI
SAR
polarimetrici,
OTTICI
Iperspettrali
(VIS-IR)
Iperspettrali
(VIS-IR), laser
scanners
Iperspettrali
(VIS-IR)
aeromagnetici
Stima parametri
termici da
immagini riprese
da telecamere
Stima
concentrazioni di
gas da strumenti
prossimali
Isole Eolie
Vulcani
Campani
Antartide
Zone
d’interesse
ambientale
Studio di
fattibilità e test
per sistema
UAV
Reti sistemi UV
Studio di
fattibilità e test
per sistema
UAV
Stima parametri
termici da
telecamere IR
Generazione di
campi di
anomalie
magnetiche
Workshop
annuale
Organizzazione
Archivio foto
aeree
Incontri
sistematici
nell’ambito dei
progetti
Workshop
annuale
Incontri
sistematici
nell’ambito dei
progetti
Workshop
annuale
Incontri
sistematici
nell’ambito dei
progetti
Workshop
annuale
Incontri
sistematici
nell’ambito dei
progetti
Workshop
annuale
Organizzazione
banche dati
satellitari ed
aerei già
acquisiti
Dati tel.
Prossimali
Etna,
Stromboli
Dati misure
terrestri o di
telerilevamento
prossimale
Isole Eolie
Organizzazione
banche dati
satellitari ed
aerei già
acquisiti
Glacioradar e
dati
aerogeofisici
Incontri
sistematici
nell’ambito dei
progetti
TABELLA 3: Stima dei mesi uomo totali messi a disposizione
115
CNT
RM1
RM2
OV
CT
PA
TABELLA 3: Stima
mesi/uomo mesi/uomo mesi/uomo mesi/uomo mesi/uomo mesi/uomo
preliminare dei mesi
uomo totali messi a
disposizione
SISMICO
Realizzazione
sistema integrato
basato su dati
6
Da definire
telerilevati per il
monitoraggio del
Rischio Sismico
Misura delle
deformazioni
(intersismiche28
3,5
cosismiche
mediante tecnica
InSAR)
Analisi del
8
1
Danneggiamento
Investigazione di
6
1
Da definire
strutture
sismogenetiche
Totale mesi
48
5.5
VULCANICO
Realizzazione
sistema integrato
basato su dati
6
Da definire
16
Da definire
telerilevati per il
monitoraggio del
Rischio Vulcanico
Rilievi termici ed
7
40
3
effusion rate
Deformazioni
6
3
Tecniche SAR
Rilievi Geochimici
(misure
8
12
4
telerilevamento
prossimale ed
areo/spaziale)
Misure ottiche e
dirette per la
misura delle
3
Da definire
concentrazioni
delle ceneri
vulcaniche
Modelli digitali
6
15
del terreno
Monitoraggio
2
Da definire
Magnetico
Totale mesi
38
3
83
7
AMBIENTALE
Esplorazione
1
6
14
Laghi Subglaciali
Bilancio di Massa
14
dei ghiacci
Geofisica
4
4
Da definire
Ambientale
Totale Mesi
5
6
28
Nuove Tecnologie
Sistemi UAV
6
Da definire
10
1
Sensori per la
geochimica
4
23
portatili/prossima
li
Reti di
6
20
telecamere
116
TABELLA 3: Stima
preliminare dei mesi
uomo totali messi a
disposizione
Costruzione
Ionosonda
digitale e radar
Totale Mesi
CNT
RM1
RM2
OV
CT
PA
mesi/uomo mesi/uomo mesi/uomo mesi/uomo mesi/uomo mesi/uomo
6
10
12
32
6
43
1
117
118
SF8 “Rete sismica sottomarina”
Responsabile: G.D’Anna
119
120
1. Introduzione
Questo documento intende descrivere le esperienze in ambito INGV rivolte al
monitoraggio geofisico sottomarino, sismologico in particolare, e proporre per il
biennio 2005-2006 attività ausiliarie e propedeutiche alla realizzazione di una rete
sismica sottomarina. Sin dal primo incontro si è ritenuto opportuno coinvolgere alcuni
colleghi di comprovata esperienza in sistemi osservativi sottomarini e in campo
sismologico: Laura Beranzoli e Domenico Patanè.
La documentazione esaminata per la stesura del documento è costituita da
pubblicazioni e da presentazioni in forma elettronica dei progetti, nazionali e
internazionali, maggiormente significativi. L’analisi della documentazione e la
discussione che ne è seguita ha determinato nel gruppo una visione condivisa della
strategia da adottare per il raggiungimento dell’obiettivo, più opportuna dal punto di
vista scientifico e più conveniente dal punto di vista economico.
Tale strategia si fonda sulle seguenti considerazioni:
• Tutte le iniziative di livello internazionale (ad esempio: ARENA, Giappone; NEPTUNE,
USA/Canada; ESONET, Europa) sono rivolte a mettere a disposizione della comunità
scientifica databases multiparametrici, presupposto essenziale per studiare le
interazioni fra processi di natura diversa, e contribuire efficacemente allo studio del
Pianeta come “sistema integrato”;
• i programmi europei di finanziamento della ricerca saranno nei prossimi anni
maggiormente rivolti al monitoraggio ambientale; è quindi opportuno disporre di
sistemi di monitoraggio in grado di effettuare anche misure di tipo “ambientale”,
misure che sono anche di ausilio a quelle geofisiche;
• la realizzazione di una rete di monitoraggio sottomarina monodisciplinare è
impegnativa, in termini di risorse umane e finanziarie, quasi quanto la realizzazione di
una rete di monitoraggio multiparametrica;
• il mantenimento di una rete di monitoraggio sottomarina è un aspetto ancora più
impegnativo della sua realizzazione perché presuppone continuità delle azioni di
mantenimento. Tale aspetto potrà essere più efficacemente affrontato quanto
maggiore sarà la possibilità di attrarre risorse finanziarie da varie fonti e non da una
singola fonte. Il carattere multiparametrico della rete accrescerebbe le possibilità di
ricevere finanziamenti;
• una stazione sottomarina di osservazione necessita di essere equipaggiata anche
con strumenti di misura necessari alla caratterizzazione ambientale del sito della
stazione stessa, ad esempio misure di tipo oceanografico (come la misura della
direzione e dell’intensità della corrente marina sul fondo) sono necessarie per
utilizzare al meglio il segnale sismologico acquisito dalla stazione;
• esigenze di monitoraggio delle aree vulcaniche italiane richiedono punti di
osservazione sul fondo marino necessariamente multiparametrici.
Per i motivi sopra enunciati si ritiene essenziale inquadrare le prossime attività rivolte
alla realizzazione di una rete sismica sottomarina come parte di un più ampio
programma scientifico-tecnologico pluriennale che abbia come obiettivo generale la
realizzazione di una rete di monitoraggio multiparametrico sottomarina a scala
nazionale e mediterranea.
Allo scopo di adottare un “vocabolario tecnico” condiviso e omogeneo che individui
univocamente i concetti cui si deve far riferimento nella discussione, si ritiene
opportuno dare la definizione di osservatorio sottomarino integrabile con le reti di
terra. Un osservatorio sottomarino integrabile deve rispondere ai seguenti requisiti:
• devono essere noti con buona accuratezza la collocazione geografica (errore <
50 m) e l’orientamento (errore < 1°);
• deve essere possibilmente permanente o possedere autonomia tale da
assicurare lunghe serie temporali acquisite nello stesso sito;
121
•
•
•
deve garantire la corretta installazione dei singoli sensori, tenendo conto delle
specifiche esigenze;
deve possedere un sistema di acquisizione centralizzato dei dati con unico
riferimento temporale derivante dall’uso di orologio con caratteristiche di
elevata stabilità;
deve possedere un sistema di comunicazione per la trasmissione dei dati a terra
in continuo o a trigger.
Ne risulta che alcuni sistemi largamente utilizzati nel monitoraggio sottomarino come
gli Ocean Bottom Seismometers (vedi descrizione di seguito) non sono i più idonei a
svolgere la funzione di osservatori, ma piuttosto di strumentazione “mobile” da
utilizzare per esperimenti scientifici mirati (ad esempio TYDE, CATSCAN) e/o
emergenze (ad esempio il caso dello Stromboli, 2002).
2. Esperienze in ambito INGV
Le esperienze maturate in ambito INGV, in stretta collaborazione con gli Istituti di
ricerca e aziende private operanti nel settore mare, riguardano le più avanzate
tecnologie attualmente disponibili.
In particolare tali esperienze si riferiscono a sistemi:
• collegati in telemetria o via cavo alla superficie;
• “stand alone” con dati scaricabili solo dopo il recupero (OBS/H).
Di seguito sono descritte tali esperienze.
2.1
Esperienza in sistemi collegati acusticamente o via cavo alla superficie
Progetti EC GEOSTAR, GEOSTAR-2, ORION-GEOSTAR 3
Titolo dei progetti: GEOSTAR-GEophysical and Oceanographic STation for Abyssal
Research (fase 1 e 2); ORION-Ocean Research by Integrated Observatory Networks.
Tipologia dei progetti: Europei, 4° e 5° Programma Quadro della Commissione
Europea.
Durata: a partire dal Novembre 1995 senza soluzione di continuità fino a tutto il 2005.
Contributo EC: GEOSTAR: 2.520 kEuro; GEOSTAR-2: 2.199 kEuro; ORION-GEOSTAR
3: 2.435 kEuro.
Coordinatore: INGV – Paolo Favali, Giuseppe Smriglio, Laura Beranzoli.
Partners: ISMAR-CNR Sezione di Bologna, Tecnomare-ENI SpA, Technische
Facchochschule Berlin, Technische Unversität Berlin, Ifremer, Laboratoire de
Océanologie et de Biogeochemie-CNRS, Institut de Physique du Globe de Paris,
GEOMAR, ORCA Instrumentation (SERCEL).
Collaborazioni: Istituto di Fisica dello Spazio Interplanetario-INAF.
Dal 1995, anno di approvazione del primo progetto GEOSTAR, tali progetti hanno
portato alla realizzazione del primo prototipo europeo di osservatorio multiparametrico
di lungo termine per profondità fino ai 4000 m. Questo osservatorio, denominato
GEOSTAR, ha eseguito con successo una missione dimostrativa di breve termine (20
giorni) nelle acque dell’Adriatico settentrionale (44 m di profondità) nel 1998 e una
missione di lungo termine (7 mesi) a sud ovest di Ustica (2000 m di profondità) tra il
2000 e il 2001.
Il progetto ORION ha realizzato una rete sottomarina per alte profondità, con nodi
sottomarini in grado di comunicare fra loro e con la terra tramite una boa di superficie
(quest’ultima parte del sistema è stata già sperimentata nel corso di GEOSTAR-2).
GEOSTAR si trova, durante la stesura del presente documento, alla base del vulcano
sottomarino Marsili, a 3320 m di profondità dal Dicembre 2003 e sarà recuperato nella
tarda primavera 2005. In particolare quest’ultima missione vede l’osservatorio
svolgere funzioni di nodo principale di una rete di osservatori di tipo GEOSTAR. La
rete, denominata ORION, è costituita da GEOSTAR (nodo principale), equipaggiato con
122
strumentazione geofisica, geochimica e oceanografica, e da un nodo satellite (Nodo
3), equipaggiato con strumentazione sismologica e oceanografica, posizionato alla
distanza di circa 1 km dal nodo principale. Un altro satellite (Nodo 4), pienamente
compatibile con la rete sottomarina ORION, è stato sperimentato all’interno del
progetto EC ASSEM per dimostrare la piena integrabilità tra le due reti sottomarine.
L’osservatorio GEOSTAR si basa su tre principali sottosistemi: la stazione di fondo
mare, ovvero l’osservatorio vero e proprio, il veicolo di deposizione e recupero
denominato MODUS (Mobile Docker for Underwater Sciences) e il sistema di
comunicazione in near-real-time con una postazione ricevente a terra.
La stazione di fondo mare è costituita da un telaio di lega leggera di alluminio
particolarmente resistente all’azione corrosiva dell’acqua che ospita la strumentazione,
il sistema centrale e di acquisizione e controllo e il sistema di comunicazione. Nelle
missioni GEOSTAR la strumentazione ha incluso sensori geofisici, oceanografici e
geochimici con requisiti di funzionamento anche molto differenti. Oltre ai sensori
scientifici vengono installati sensori di stato (ad esempio tilt e orientazione). Tutti i
segnali e le misure acquisiti dai sensori sono marcati da un unico orologio centrale,
con elevata stabilità (∆t/t <10-11); in questo modo serie temporali relative a differenti
grandezze fisiche possono essere rapidamente messe a confronto. Per rispettare i
requisiti di installazione di alcuni sensori, sono stati realizzati specifici dispositivi. I
magnetometri sono fissati alle estremità di braccia estensibili che, una volta sul fondo,
li distanziano dalle fonti di rumore magnetico (elettronica). Il sismometro, inizialmente
sospeso, viene invece rilasciato al suolo per via acustica e disaccoppiato dal telaio per
minimizzare l’effetto delle vibrazioni del telaio esposto al flusso della corrente marina;
è stato effettuato uno studio specifico per arrivare alla migliore configurazione. Nel
telaio della stazione di fondo mare sono anche installati contenitori in titanio che
contengono l’elettronica dell’acquisizione e di controllo, e le batterie.
Il veicolo di deposizione MODUS è una versione semplificata di Remote Operated
Vehicle (ROV). E’ guidato da bordo nave ed è in grado di deporre in sicurezza e con
accuratezza l’osservatorio sul fondo mare e di recuperarlo, grazie al suo
equipaggiamento (sonar, telecamere, altimetro, motori elettrici a elica). All’uso di
MODUS è asservito un cavo elettro-ottico, gestito da un verricello, in grado di
sostenere carichi fini a 10 kN, di alimentare sistemi che necessitano anche di elevata
energia (motori di MODUS) e tramite fibre ottiche consentire la comunicazione bidirezionale tra la sala di operativa a bordo nave e i sistemi sott’acqua. Attraverso
MODUS è possibile quindi comunicare con la stazione di fondo mare durante la
discesa/risalita e attivare/disattivare tutti i dispositivi e i sensori. Queste ultime
operazioni possono essere eseguite anche per via acustica dalla superficie.
Il sistema di comunicazione di GEOSTAR è costituito da un sistema acustico per le
comunicazioni fino alla superficie del mare e da un sistema radio, ospitato da una boa
di superficie, per le comunicazione con una postazione a terra. In parallelo al sistema
radio, un sistema satellitare basato su IRIDIUM costituisce il canale di comunicazione
alternativo in caso di mancato funzionamento del sistema radio. Un sistema di
comunicazione misto come quello descritto rappresenta attualmente l’unica alternativa
sperimentata all’uso di un cavo sottomarino di collegamento tra un osservatorio di
fondo mare e una postazione di superficie. Nel progetto ORION, è stato incrementato
il sistema di comunicazione di GEOSTAR (acustica verticale dal fondo alla boa,
radio/satellitare fino a terra). GEOSTAR ospita ora anche un sistema di comunicazione
acustica orizzontale basato su modem acustico e trasduttori omnidirezionali. Tale
sistema di comunicazione è anche installato sui satelliti di ORION permettendo quindi
agli osservatori di fondo mare di comunicare con il nodo principale che costituisce
l’unico direttamente accessibile da terra. Il sistema ORION è configurato con messaggi
periodici automatici dai nodi satellitari al nodo principale GEOSTAR (via acustica
orizzontale), da messaggi automatici da GEOSTAR alla boa di superficie (via acustica
verticale) e dalla boa alla stazione a terra, presso l’Osservatorio di Gibilmanna, (via
ponte radio e/o satellite). L’operatore da terra può decidere di interrogare uno
123
qualsiasi dei nodi e scaricare dati e/o porzioni di forme d’onda, costituendo così un
vero sistema near-real-time integrabile con le reti a terra.
Nelle prime missioni di GEOSTAR (Adriatico, 1998; Ustica 2000-2001) è stato anche
sperimentato con successo un sistema di comunicazione ausiliario basato su capsule di
dati galleggianti, MESSENGERS, rilasciate automaticamente dalla stazione di fondo mare
in caso di emergenza o su comando acustico dell’operatore dalla superficie. Tali
capsule, arrivate in superficie, possono trasmettere direttamente i dati acquisiti
dall’osservatorio via satellite (ARGOS) oppure trasmettere un segnale sempre via
satellite che consente di localizzarle, recuperale e scaricare i dati.
La logistica marina necessaria per la gestione di GEOSTAR e della rete ORION prevede
un mezzo navale di medie dimensioni dotato di: dGPS, sistema di navigazione, Aframe a poppa con carico di lavoro 10 t, una poppa in grado di ospitare il sistema di
cavo e verricello necessario a eseguire la deposizione e il recupero dell’osservatorio.
Prima di ogni missione in mare sono stati effettuati tests in bacino per verificare tutte
le funzioni dell’osservatorio e di MODUS eseguendo simulazioni di missioni.
Dalle missioni fino ad ora svolte è stato dimostrato che la gestione dell’osservatorio
attraverso MODUS è sicura e affidabile. Il sistema di acquisizione raggiunge
un’efficienza del 99%.
Progetto EC ASSEM
Titolo del progetto: Array of Sensors for long-term SEabed Monitoring of geohazards.
Tipologia dei progetti: Europeo, 5° Programma Quadro della Commissione Europea.
Durata: dal 2002 al 2004.
Partners: Ifremer (coordinatore), INGV (responsabile per l’INGV Giuseppe Etiope),
Norges Geotekniske Institutt, Institut de Physique du Globe de Paris, CAPSUM
Technologie Center GmbH, Hellenic Center for Marine Research, Università di
Patrasso, Fugro Engineers.
Il progetto ASSEM ha realizzato una rete sottomarina per basse profondità (fino a 600
m) i cui nodi sono equipaggiati di strumentazione geofisica, geochimica, geodetica e
oceanografica. L’INGV ha partecipato al progetto con la realizzazione di un nodo
equipaggiato (Gas Monitoring Module – GMM) con sensori di metano e di H2 S e con
sensori oceanografici (CTD). Il nodo è stato deposto a circa 42 m di profondità nel
Golfo di Corinto e sta acquisendo dati dall’aprile 2004. Per specifica richiesta della
Commissione Europea, nella rete ASSEM è stato integrato un nodo della rete ORION
(Nodo 4) per dimostrare la piena compatibilità delle due reti e la possibilità di
realizzare un sistema di monitoraggio dalla costa al mare profondo. Il nodo di ORION
è equipaggiato con strumentazione geofisica (in particolare sismologica), geochimica e
oceanografica. Il Nodo 4 è stato deposto sempre nel Golfo di Corinto nella parte più
profonda (400 m).
Progetto PNRA MABEL
Titolo: Multidisciplinary Antarctic BEnthic Laboratory
Tipologia dei progetti: Nazionale, Programma Nazionale di Ricerche in Antartide
(PNRA).
Durata: in corso a partire dal 2001.
Coordinatore: INGV - Paolo Favali.
Partners: OGS, Tecnomare-ENI SpA, Technische Facchochschule Berlin, Technische
Unversität Berlin, in collaborazione con l’Alfred Wegener Institut (Accordo di
programma INGV-AWI)
Il progetto MABEL si propone di realizzare un osservatorio di tipo GEOSTAR e di
eseguire una missione di lungo termine nel mare di Weddell della durata di un anno
(prevista tra le estati antartiche 2005-2006). I finanziamenti assegnati fino ad ora
hanno consentito di costruire il telaio dell’osservatorio comprensivo di pin per
l’aggancio con MODUS, e di costruire l’elettronica di acquisizione. Sono stati anche
effettuati test in bacino presso l’HSVA riproducendo le condizioni ambientali antartiche
124
(basse temperature e presenza di ghiaccio sulla superficie dell’acqua) per la verifica
del funzionamento dei sottosistemi in condizioni reali.
Progetto GNDT SN-1 “Progettazione e realizzazione di una rete di
monitoraggio e allarme sismico in aree marine prospicienti zone costiere
esposte a elevato rischio sismico: un primo nodo di Sicilia Orientale”
Tipologia dei progetti: Nazionale, Gruppo Nazionale Difesa dai Terremoti (GNDT).
Durata: dal 2000 al 2004.
Costo: 603 kEuro.
Coordinatore: INGV - Laura Beranzoli.
Partners: Università di Messina, Catania, Palermo e Roma Tre, Tecnomare-ENI SpA,
OGS, Technische Facchochschule Berlin, Technische Unversität Berlin, ISMAR-CNR
Sezione di Bologna, GEOMAR, Università di Amburgo.
Collaborazioni: Istituto di Fisica dello Spazio Interplanetario-INAF. INFN-LNS.
SN-1 rappresenta il consolidamento dell’esperienza acquisita nei progetti GEOSTAR.
Come GEOSTAR, l’osservatorio SN-1 è gestito per mezzo di MODUS, è
multiparametrico e provvisto di sistema di comunicazione acustico (verticale). SN-1 ha
svolto una missione della durata di circa 7 mesi tra il 2002 e il 2003 alla profondità di
2105 m a circa 25 km a est della città di Catania. I fondi disponibili non hanno
permesso di utilizzare la boa di superficie, né di acquisire tutta la dotazione
strumentale (ad esempio il sismometro larga banda è prestato dal progetto
GEOSTAR). Periodici sopralluoghi tramite comunicazione acustica, con cadenza circa
mensile, hanno permesso, durante la missione, di recuperare parte dei dati e
controllare lo stato dell’osservatorio.
SN-1 è anche dotato di un’interfaccia che permette di connetterlo a un cavo elettroottico sottomarino reso disponibile nell’ambito di uno specifico Accordo di Programma
tra INGV e Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN-LNS). Nei primi mesi del 2005
l’osservatorio sarà nuovamente posizionato nel sito della prima missione e grazie
all’uso di un ROV, sarà connesso ad un cavo sottomarino attraverso cui l’osservatorio
potrà essere alimentato da terra e potrà inviare dati in tempo reale. Il cavo
sottomarino è destinato anche ad un esperimento pilota dell’INFN (NEMO-1) che
prevede la deposizione a fondo mare di moduli propedeutici alla realizzazione, messa
a mare e gestione di un telescopio per neutrini provenienti dall’universo lontano. SN-1
potrà costituire un supporto per l’esperimento NEMO-1 fornendo anche dati di
carattere ambientale. L’esperimento congiunto SN-1–NEMO-1 rappresenta
l’esperienza più importante della scienza e tecnologia marine in Italia e in Europa.
Infatti, non a caso il progetto europeo EC-ESONET (European Seafloor Observatory
NETwork), che ha lo scopo di avviare le attività volte alla realizzazione di una rete
multidisciplinare sottomarina Europea, integrata con i sistemi satellitari di “Earth
Observation” e le reti di osservazione terrestri., ha individuato il sito di SN-1 come
uno dei siti chiave della futura rete europea di osservatori sottomarini. Con il
collegamento al cavo sottomarino, SN-1 diventerà il primo osservatorio sottomarino in
Europa collegato a terra in tempo reale e il primo sito operativo di ESONET.
Progetto PON SisMa
Titolo del progetto: ”Sistema di Monitoraggio Marino”.
Tipologia progetto: PON-MIUR.
Durata: 3 anni dal 2004.
Costo: 4.500 kEuro.
Partner: Whitehead Alenia Sistemi Subacquei SpA (WASS), Osservatorio Vesuviano
(INGV), Dipartimento di Scienze Fisiche (Università di Napoli “Federico II”).
Coordinatore del progetto: WASS - Com.te S. Balzarini.
Responsabile scientifico per l’INGV - Osservatorio Vesuviano Giovanni Iannaccone.
Il progetto si propone la realizzazione di un sistema di monitoraggio operante in mare,
costituito da sensori posti sul fondo marino, in connessione tramite telemetria acustica
125
con un sistema di controllo posto su di una boa. La boa sarà connessa via
trasmissione radio con un centro di controllo a terra che svolge funzioni di
supervisione del sistema e integrazione con un sistema analogo operante a terra.
Gli elementi innovativi del progetto sono costituiti dall’applicazione della
comunicazione acustica bi-direzionale in ambiente particolarmente ostico (costiero a
bassa profondità) e dalle modalità di gestione dell’intero sistema.
Attualmente sono disponibili in commercio sistemi di comunicazione subacquea
(modem acustici) operanti su frequenze comprese tra 10 kHz e 30 kHz. Le prestazioni
massime si ottengono in condizioni di acque alte (tipiche dei fondali oceanici) e di link
verticale ove si raggiungono portate massime di 6 km (alla frequenza di 10 kHz) a
portate di circa 3 km (alla frequenza di 30 kHz); in generale il flusso dei dati è
rappresentato da bit rate massimo pari a 2400 bit/s. La trasmissione acustica in
condizioni ambientali costiere è resa difficoltosa da fenomeni di interferenza con
riflessioni multiple e dall’alta variabilità delle condizioni di propagazione secondo la
stagione e delle fasce orarie. Tali fenomeni riducono fortemente le prestazioni dei
sistemi di comunicazione subacquea.
Nel presente progetto la ditta WASS, operante prevalentemente nel settore Difesa per
sistemi di comunicazione acustica, è impegnata nella progettazione e realizzazione di
un sistema di trasmissione dati idoneo per applicazioni costiere operante su frequenze
più elevate rispetto a quelle di apparati commerciali, questo allo scopo di aumentare il
bit rate del sistema. Al fine di verificare la possibilità di estendere a mare la rete di
sorveglianza delle aree vulcaniche campane, il prototipo realizzato nell’ambito del
presente progetto sarà collaudato nelle acque del Golfo di Pozzuoli.
2.2
Esperienza in sistemi stand alone con dati scaricabili solo dopo il
recupero (OBS/H)
I moduli Ocean Bottom Seismometer/Hydrophone sono stazioni sismiche temporanee
di fondo mare, alimentate con batterie alcaline o primarie (Litio) generalmente
costituite da:
1 . sismometro a banda larga o allargata elettronicamente alloggiato in una
bentosfera;
2. idrofono o DPG per la registrazione delle onde convertite in acqua e per una
estensione della banda verso le alte frequenze;
3 . elettronica di controllo a basso consumo che contiene unità acustiche per la
ricezione dei comandi inviati dalla superficie, la comunicazione acustica è
preposta essenzialmente allo sgancio del sensore e delle zavorre;
4 . elettronica a basso consumo dedicata all’acquisizione costituita da un
digitalizzatore generalmente a 50 Hz e da una memoria di acquisizione
costituita da un hard-disk o da memorie a stato solido; l’elettronica di
acquisizione è provvista di un clock che viene sincronizzato con il GPS prima
della deposizione e viene risincronizzato al recupero per valutarne la deriva;
5. una zavorra costituita essenzialmente da ferro;
6 . una serie di bentosfere in vetro o foam che forniscono la spinta idrostatica
necessaria per la risalita in superficie della stazione dopo lo sgancio della
zavorra.
L’OBS/H è una stazione in genere assemblata dagli stessi gruppi di ricerca che la
utilizzano e continuamente modificata e adattata in funzione delle varie esigenze e
delle esperienze acquisite. Viene anche continuamente aggiornata in funzione degli
avanzamenti tecnologici.
La tecnica di deposizione è di porre lo strumento fuori bordo e lasciarlo affondare. La
deposizione del modulo OBS/H avviene in maniera non controllata motivo perciò
l’orientazione delle 3 componenti non è nota e non vi è, allo stato attuale, la
possibilità di avere certezza del corretto inizio della missione se non dopo il suo
recupero. La tecnica di recupero prevede l’invio per via acustica di un doppio codice di
126
sgancio che, una volta riconosciuto dall’elettronica di controllo, attiva o uno
sganciatore meccanico o un sistema di fusione elettrica per lo sgancio della zavorra.
L’OBS/H, grazie alla spinta idrostatica fornita dalle bentosfere di cui è equipaggiato,
risale quindi in superficie e può essere recuperato da bordo nave.
L’autonomia raggiunta è prossima ad 1 anno con un campionamento di 50 Hz.
Negli ultimi anni l’INGV ha organizzato e partecipato a 3 campagne OBS/H per
esperimenti mirati che hanno suscitato grande interesse e che hanno prodotto anche
nuovi modelli tomografici e più accurate localizzazioni.
Prima campagna: effettuata nel 1996 su una proposta comune ING e Ocean
Research Institute di Tokyo, scopo della campagna è stato il monitoraggio della
sismicità nell’area selezionata per la successiva missione di lungo termine
dell’osservatorio multidisciplinare GEOSTAR. La campagna ha avuto una durata di 19
giorni.
Seconda campagna: effettuata dalla fine di novembre 2000 a maggio 2001. La
strumentazione è stata messa a disposizione grazie all’approvazione di una proposta
da parte della Commissione Europea di utilizzo di OBS/H di GEOMAR, dichiarati
“European Large Facility”, e dall’accordo di collaborazione INGV-Università di Amburgo
(progetto TYDE- TYrrhenian Deep-sea Experiment). Scopo della campagna è stato lo
studio della sismicità del Tirreno meridionale attraverso l’integrazione dei dati
sismologici acquisiti dalle reti sismiche nazionali gestite dall’INGV e da 4 stazioni
temporanee larga banda installate sulle isole Eolie e in Sicilia con i dati acquisiti in
mare dagli OBS/H e dall’osservatorio GEOSTAR deposto a largo dell’isola di Ustica.
Durante l’esperimento sono state deposte 14 stazioni OBS/H.
Terza campagna: iniziata nell’ottobre 2004 ed è attualmente in corso. Nasce da una
collaborazione INGV con la Columbia University-Lamont Doherty Earth Laboratory in
seno al progetto CATSCAN. All’inizio dell’Ottobre 2004 sono stati deposti 12 stazioni
OBS/H che rimarranno in acquisizione per circa 1 anno. Scopo del progetto è
l’integrazioni dei dati delle 40 stazioni larga banda installate a terra per acquisizione di
sismicità locale, regionale e di telesismi per produrre un modello tomografico 3D di
una zona soggetta a subduzione.
2.3
Moduli-osservatorio, strumentazione e logistica disponibili in ambito
INGV
Moduli-osservatorio e strumentazione disponibili
A seguito dei progetti GEOSTAR, GEOSTAR-2, ORION-GEOSTAR 3, ASSEM e SN-1
sono disponibili 5 sistemi osservativi multiparametrici di fondo mare, che costituiscono
anche piattaforme modulari riconfigurabili, mentre un sesto (MABEL) è in via di
completamento. A questi vanno aggiunti la boa di superficie completa di catenaria per
elevata profondità, di sganciatore e unità di sgancio acustica; i sistemi acustici di
superficie per interrogare le acustiche orizzontali e verticali sottomarine; due sistemi
satellitare IRIDIUM e INMARSAT-mini M; un sistema radio complesso.
All’interno delle attività dei progetti sopra descritti, l’INGV ha promosso, anche in
collaborazione con altre realtà (IFSI-INAF, Tecnomare-ENI S. p A.), attività volte alla
realizzazione di prototipi di sensori. I sensori testati con successo in condizioni reali
sono fin qui stati: magnetometro fluxgate triassiale, gravimetro, pacchetto chimico ad
elettrodi per alte profondità (fino a 4000 m); sistema di sensori di metano ed
elettrodo di H2S per basse profondità.
Sono inoltre disponibili presso l’INGV le seguenti tipologie di strumentazione da fondo
mare: sismometri, gravimetri, magnetometri, idrofoni, CTD, correntometri, ADCP,
trasmissometri, strumentazione chimica, campionatore d’acqua.
127
Logistica disponibile
L’INGV è proprietario di un il verricello dotato di cavo armato elettro-ottico (4300 m
di lunghezza) e relativa pastecca strumentata in grado di gestire strumentazione e
moduli sottomarini (fino a 10kN).
Sono state avviate le procedure burocratiche necessarie all’affidamento di un’area di
proprietà demaniale presso il porto di Termini Imerese (PA) di circa 1000 mq e 150
mq di fabbricati da ristrutturare. Questa area costituirà la prima base operativa per le
attività marine.
L’INGV di Porto Venere (La Spezia), afferente alla Sezione di Roma-2, si occupa da
anni di campagne geofisiche marine in stretta collaborazione con la Marina Militare
Italiana che supporta le attività di ricerca con mezzi navali e strumentazione.
3. Proposte di iniziative coordinate da svilupparsi nel biennio 2005-2006
Si propone di sviluppare le seguenti attività nel biennio 2005-2006:
1. Attività propedeutiche alla stesura di un progetto esecutivo relativo all’estensione a
mare dell’attuale rete sismica.
2 . Attività propedeutiche alla elaborazione di un progetto esecutivo finalizzato alla
estensione a mare del sistema di monitoraggio dei vulcani campani.
3 . Allestimento di un primo nucleo di rete sismica mobile costituita da OBS/H e
sviluppo di un prototipo di nuova generazione.
4 . Installazione e mantenimento dei sistemi real-time già disponibili e integrazione
con la Rete Sismica Nazionale.
5 . Progettazione e realizzazione di un prototipo di stazione sismica integrata in
connessione con una boa per la comunicazione in real-time, in continuo o a trigger.
3.1 Attività propedeutiche alla stesura di un progetto esecutivo relativo
all’estensione a mare dell’attuale rete sismica.
1 . Acquisizione di dati sulla disponibilità di logistica in loco e problematiche
connesse all’attività della pesca con le marinerie locali con riferimento ai siti
proposti nella relazione interna “Proposta per la realizzazione di una rete
permanente di monitoraggio multidisciplinare in mare” (Favali e Smriglio,
1999);
2. studio per l’utilizzo delle piattaforme petrolifere esistenti nei mari italiani come
basi logistiche per la trasmissione di segnali provenienti da sensori posti nelle
loro adiacenze;
3 . censimento dei cavi sottomarini dimessi allo scopo di valutarne l’uso per la
connessione di strumentazione sottomarina;
4. partecipazione a progetti con altri Enti nazionali o internazionali che prevedano
l’uso di cavi sottomarini per la connessione di piattaforme sottomarine,
corredate di strumentazione, sull’esempio di SN-1.
3.2 Attività propedeutiche alla elaborazione di un progetto esecutivo
finalizzato alla estensione a mare del sistema di monitoraggio dei vulcani
campani
L’estensione a mare della rete di monitoraggio delle aree vulcaniche napoletane
presenta delle problematiche specifiche, legate alla batimetria dei fondali, vicinanza
alla costa, intenso traffico marittimo ed estesa attività di pesca, che non consentono di
utilizzare semplicemente delle tecnologie applicate in altre aree ma impongono uno
specifico studio ad hoc.
Pertanto, per l’anno 2005 si propone di effettuare uno studio sulla definizione della
tecnologia migliore per la creazione di un sistema di monitoraggio a mare che sia
l’estensione di quello attualmente esistente all’Osservatorio Vesuviano per la
128
sorveglianza geofisica delle aree vulcaniche napoletane, incentrando, inizialmente, le
attività nell’area dei Campi Flegrei. In tale studio saranno definiti:
• parametri geofisici da monitorare: in accordo all’attuale sistema di monitoraggio
esistente saranno definiti i parametri geofisici da rilevare nell’area di interesse;
• requisiti della rete di misura: saranno definiti i requisiti della rete e dei singoli punti
di misura in accordo alle esigenze del monitoraggio e della gestione del sistema;
• configurazione ottimale della rete di misura: sarà definita la geometria della rete
(numero e tipologia dei sensori e loro distribuzione) in accordo alle esigenze del
monitoraggio;
• idonea tecnologia: saranno esaminate le tecnologie disponibili per la realizzazione
della rete di misura e sarà proposta la soluzione migliore in accordo a:
i. compatibilità con le problematiche specifiche prima elencate,
ii. integrabilità all’attuale sistema di monitoraggio esistente presso l’OV,
iii. modalità di gestione,
iv. convenienza economica.
3.3 Allestimento di un primo nucleo di rete sismica mobile costituita da
OBS/H e sviluppo di un nuovo prototipo
Acquisizione di una dotazione strumentale di un primo nucleo (sei) di OBS/H
commerciali, che consente di avviare sin da subito alcune esperimenti di monitoraggio
marino anche in particolari occasioni di emergenza. Si ricordino ad esempio alcuni
fenomeni avvenuti nel 2002, quali il terremoto a largo di Alicudi cha ha fatto danni a
Palermo, il terremoto algerino avvenuto a mare che ha causato danni ai cavi telefonici
di comunicazione Africa-Europa, il fenomeno di degassamento nei pressi dell’isola di
Panarea e la frana sottomarina a Stromboli. Tale dotazione strumentale consentirebbe
di prendere parte a pieno titolo a progetti internazionali. Ciò costituirà una sorta di
“rete mobile sottomarina”, utile in molti casi come quelli sopra citati, da affiancare alla
rete “permanente”.
Sarà così possibile avviare anche missioni di monitoraggio congiunto a terra e a mare
in zone di interesse come ad esempio le isole Eolie e il Basso Tirreno, il Golfo di Napoli
e i Campi Flegrei, l’area ionica prospiciente l’Etna e la scarpata ibleo-maltese. In molte
delle aree l’INGV gestisce da tempo stazioni a terra installate anche sulle isole.
L’acquisizione e la gestione della strumentazione viene proposta secondo uno schema
presentato in occasione del Workshop di Stromboli del 2002 e largamente condiviso
dai ricercatori INGV:
a . Acquisizione di strumentazione OBS/H per la creazione di un parco strumentale
dedicato ad esperimenti in aree marine di interesse geodinamico;
b . affidamento del parco strumentale per la gestione degli aspetti tecnologici e
logistici al CNT-U.F. “Osservatorio Geofisico di Gibilmanna” che ha già acquisito
esperienza nella gestione di campagne congiunte terra-mare e nel
primo
trattamento dei dati;
c. parco strumentale da considerarsi “Facility” a disposizione di tutti i gruppi di ricerca
INGV ed eventualmente anche esterni;
d. accesso alla “Facility” disciplinato dalla valutazione, da parte di una Commissione
di esperti nel settore (anche di livello internazionale), di specifiche proposte di
ricerca. (analogamente a quanto stabilito per le “Facilities” dalla Commissione
Europea);
e. realizzazione di due campagne all’anno.
La stima dei costi è riportata nella tabella sottostante:
129
Descrizione
OBS/H
Gestione*
TOTALE
Campagne**
Quantità
6
-2
Importo
420.000,00
60.000,00
480.000,00
80.000,00
(all’anno)
*Comprensiva di parti di ricambio, zavorre e batterie
**Comprensive di affitto mezzi navali per deposizione e recupero, trasporti, costi
portuali e assicurazione
La disponibilità delle strumentazione porrebbe l’INGV tra i pochi gruppi europei in
grado di effettuare campagne temporanee marine e, in prospettiva, potrebbe
costituire una “Facility” europea, analogamente a quanto già avviene per la
strumentazione dell’Istituto per le ricerche marine GEOMAR. La dichiarazione da parte
della Commissione Europea di “Large Facility” implica un contratto (almeno triennale)
che impegna la Commissione stessa a coprire i costi di gestione e manutenzione.
Sviluppo di un OBS/H di nuova generazione.
Sfruttando le esperienze e le conoscenze tecnologiche acquisite durante i progetti
GEOSTAR, GEOSTAR-2, ORION-GEOSTAR 3, ASSEM, SN-1, MABEL e durante la
partecipazione alle 3 campagne OBS/H è possibile procedere allo sviluppo di un
prototipo di OBS/H di nuova generazione, tecnologicamente all’avanguardia e avente
le seguenti caratteristiche:
a) utilizzo di sensori larga banda;
b) possibilità di controllare l’orientamento nelle 3 dimensioni;
c) possibilità di controllare l’avvenuto avvio dell’acquisizione e di scaricare dati e
forme d’onda per via acustica dalla superficie;
d) possibilità di essere integrato nella rete sismica terrestre.
Tali caratteristiche renderebbero il prototipo del tutto competitivo e superiore per
prestazioni, rispetto a strumentazione oggi disponibile sul mercato. Saranno messe a
frutto le esperienze maturate fin dal 1995 nella realizzazione di osservatori bentici, e
di acquisitori digitali già realizzati all’INGV (GAIA), anche in collaborazione con
qualificate realtà industriali del nostro Paese.
Una volta realizzato e qualificato, il prototipo potrà essere realizzato in più esemplari
avvalendosi della collaborazione di qualificate ditte italiane creando così i presupposti
per un trasferimento tecnologico ad elevato contenuto innovativo.
La stima della durata dell’attività di sviluppo è di 24 mesi e quella dei costi è riportata
nella tabella seguente.
materiali e componenti
70.000,00
sensori
(inclusi
di
stato
e
di
130.000,00
posizionamento)
acustica
50.000,00
contratti per progettazione e fornitura
150.000,00
parti
TOTALE 400.000,00
3.4 Installazione e mantenimento dei sistemi real-time già disponibili e
integrazione con la Rete Sismica Nazionale
Le attività di installazione (già finanziata) e di mantenimento riguardano
essenzialmente il controllo della stazione sottomarina SN-1 e la gestione del flusso dei
dati, della loro archiviazione in banca dati, e degli accessi ai dati stessi. L’attività
consisterà nel mettere a disposizione della stazione l’hardware e il software necessario
alla sua gestione e alla gestione dei dati e nello svolgere attività continua di controllo.
130
Potrebbero essere necessarie anche attività di manutenzione nel corso del biennio
2005-2006.
3.5 Progettazione e realizzazione di un prototipo di stazione sismica
integrata in connessione con una boa per la comunicazione in real-time, in
continuo o a trigger
Verranno svolte attività volte alla progettazione e realizzazione di un prototipo di
stazione sismica integrata fino a una profondità massima di 1000 m, studiando e
testando soluzione diverse per l’alimentazione della sensoristica di fondo mare e la
trasmissione dati in superficie. Le procedure di deposizione, il tipo di cavo e le
soluzioni tecniche da utilizzare dovranno essere oggetto di uno specifico studio. Tale
stazione userebbe come elemento base l’OBS/H di nuova generazione che si propone
di sviluppare al punto 3.3. Le aree dove questo tipo di stazione potrebbe essere
utilmente usato vanno dal Mare Adriatico (basse profondità) al Golfo di Pozzuoli
(vicinanza alla costa e forte antropizzazione).
Tabella personale disponibile (mesi/uomo) per il 2005
Sezione
INGV
Mesi/uomo
CNT
Roma 1
Roma 2
Napoli
Catania
12
2
8
6
4
TOTALE
32
Esigenze particolari
Per l’attuazione delle attività previste al punto 3, con particolare riferimento ai punti
3.3, 3.4 e 3.5, per il biennio 2005-2006 è necessario acquisire il personale elencato
nella tabella seguente in aggiunta a quello previsto nella tabelle precedente.
Qualifiche
Tecnologo
Ricercatore
Tecnico
TOTALE
Numero
1
1
2
4
Mesi/uomo
24
24
48
96
Roma, 30 novembre 2004
131
132
TTC9 “Reti informatiche e GRID”
Responsabile: M.Martini
133
134
1. Premessa
L’obiettivo del TTC9 è quello di realizzare un’efficace infrastruttura informatica tra le
sezioni e sedi INGV, in modo da favorire l’integrazione tra le diverse reti di sensori
realizzati per le attività di monitoraggio e la fruibilità dei dati da parte dei vari gruppi
di ricerca dell’Istituto, attraverso l’integrazione dei diversi servizi di accesso realizzati
(banche dati, portali di accesso, servizi Grid e quanto altro organizzato all’interno
dell’INGV). Inoltre questo TTC ha lo scopo di promuovere la cooperazione tra le
diverse strutture organizzative preposte all’attività di monitoraggio, creando una
solida interconnessione tra le sale operative delle diverse sezioni. Parallelamente, a
supporto delle attività di ricerca dell’ INGV, sulla base delle necessità espresse dai
diversi settori e gruppi di ricerca, il TTC9 promuoverà una serie di iniziative per il
potenziamento del calcolo scientifico, considerando come obbiettivo primario la
fruibilità e l’ottimizzazione delle risorse già disponibili e quelle previste dagli
investimenti futuri.
2. Stato dell’arte delle iniziative in corso nell’ente.
Il sistema attuale di connessione informatica tra le sezioni e sedi INGV si basa su una
struttura piuttosto complessa di tipo misto, ossia realizzata affidando a più fornitori la
realizzazione delle diverse connessioni.
-Il sistema principale della rete informatica è realizzata tramite la struttura
organizzativa del GARR-B, con collegamenti a diverse velocità delle sedi e sezioni ai
vari POP. I collegamenti al GARR-B sono così distribuiti (velocità di trasmissione verso
il POP) :
Sezioni:
MI (2+2 Mb/s)
AC/CNT/ROMA1/ROMA2 (16 Mb/s)
OV (2+2 Mb/s)
CT (2+2 Mb/s),
PA (2+2 Mb/s)
Sedi:
Bologna (2+2 Mb/s)
Pisa (2 Mb/s)
CUAD Catania (2 Ms/s)
Lipari (2 Mb/s)
Stromboli (2 Mb/s)
-Per le rimanenti sedi sono utilizzate le seguenti connessioni:
- FastWeb 2 Mb/s (in VPN con sede Roma) : L’Aquila, Arezzo, Viale Pinturicchio
(Gruppo Chiappini), Via Nizza (GNV)
- Telecom: Gibilmanna (VPN su linea HDSL “Ring”) , Casteltesino (ADSL),
Grottaminarda (POP Telecom ), Portovenere (POP Telecom )
-In aggiunta a tale collegamento, per eliminare dal GARR-B il carico generato dai
collegamenti Web-Internet, le sezioni di Roma (AC/CNT/ROMA1/ROMA2) si sono
dotate di un collegamento aggiuntivo tramite FASTWEB (20 Mb/s), su cui vengono
smistate le connessioni per questo servizio (porta 80)
- Per le specifiche esigenze dei sistemi di monitoraggio, principalmente sismico, sono
stati realizzati alcuni collegamenti particolari.
Per il collegamento tra i nodi locali utilizzati per la centralizzazione radio dei segnali
sismici ed i Centri di Monitoraggio sono attive le seguenti linee numeriche dedicate:
OV- Posillipo: connessione Telecom (linea primaria 2 Mb/s, secondaria “RING” HDSL
2Mb/s)
CT-CUAD: connessione Telecom ( 2Mb/s)
CUAD-Nicolosi: connessione Telecom (1 Mb/s)
135
Nicolosi-Milo: connessione Telecom (128 Kb/s)
Osservatorio Magnetico Preturo-Aquila: connessione FASTWEB (VPN)
Per la trasmissione dei dati sismici tra le sezioni CNT, OV e CT è stato attivato un
collegamento dedicato tramite RUPA (HDSL 2 Mb/s con BGA di 256 kb/s), c o n
l’intento di realizzare una rete Intranet tra le diverse sale di monitoraggio sismico
dell’ente, per una connessione sicura e dedicata alla trasmissione in tempo quasi reale
di segnali sismici e dei dati parametrici prodotti dai sistemi automatici per il
monitoraggio.
Per la centralizzazione dei segnali delle stazioni della rete sismica nazionale dotate di
acquisitori GAIA INGV, in sostituzione delle linee CDN Telecom utilizzate in una prima
fase di implementazione della rete sismica digitale, con una configurazione di tipo
serie a 19200 bps, sono state realizzate linee numeriche di collegamento al CNT
tramite RUPA, dotando la sala sismica di Roma di una linea da 2 Mb/s (BGA 1Mb/s) e
le stazioni di linee a bassa velocità (attualmente 15 stazioni). Le rimanenti 38 stazioni
dotate di sistemi GAIA, ancora su linee CDN di tipo seriale, saranno progressivamente
convertite su linee RUPA.
Utilizzando lo stesso tipo di connessione RUPA è in corso la sperimentazione di una
trasmissione multipla verso centri di monitoraggio CNT ed OV, dotando la sezione OV
di una linea da 512 kb/s (BGA 256 kb/s) e 4 stazioni (MDGR, CDT, SOR, SGG),
utilizzate per test ed appartenenti alla rete sismica OV e CNT, di linee da 64 kb (BGA
32 kb/s) per la doppia trasmissione.
Per la centralizzazione dei dati sismici va incluso il sistema di trasmissione satellitare
Nanometrics, utilizzato per una parte della la rete sismica digitale in fase di
espansione. Il sistema utilizza una trasmissione numerica, tramite protocollo IP in
modalità bidirezionale tra HUB di centralizzazione e stazioni periferiche, utilizzando
tecnologia VSAT – TDMA su servizi Intelsat . I sistemi satellitari sono centralizzati
presso il CNT, CT ed il Centro di Grottaminarda.
- Per quanto riguarda i livelli di connessione tra le diverse sezioni dell’ente è da
rilevare che allo stato attuale non è ancora stata realizzata una rete Intranet-INGV su
scala nazionale, in grado di rendere fruibili tutti i servizi interni, non pubblici a livello
Internet, realizzati dalle diverse sezioni.
- Per il calcolo scientifico sono stati realizzati alcuni sistemi dedicati al calcolo
parallelo, che risultano comunque poco usufruibili da parte di una utenza
generalizzata. In particolare la sede di Bologna ha realizzato e gestisce localmente un
sistema per il calcolo parallelo vettoriale dedicato essenzialmente ad applicazioni di
tipo climatiche che richiedono notevole potenza di calcolo. La configurazione attuale
del sistema è costituita da un server SUN SFV880 (8 CPUs), responsabile della
gestione delle procedure di calcolo scalari, ad esempio la fase di compilazione dei
modelli numerici, e da 2 supercalcolatori vettoriali NEC SX6 dotati rispettivamente di 4
e 8 CPUs, sui quali sono lanciati i modelli di calcolo. Nell’ambito di un progetto FIRBGRID a cui l’unità di Bologna partecipa con un’attività per l’integrazione del sistema
come “computing element” della Grid del progetto (grid.it), il sistema potrebbe essere
reso più accessibile anche ad una utenza INGV meno specifica.
A Napoli è stato realizzato un cluster Linux, costituito da 132 CPU Xeon da 2.4 Ghz
distribuite su 66 nodi biprocessore, con un totale di 66 GB di memoria RAM ECC,
dedicato all’analisi in tempo reale dei segnali sismici per il monitoraggio vulcanico.
Presso il CED di Roma sono stati realizzati due cluster Linux di piccola e media
dimensione (progetto HYDRA), su cui operano alcuni gruppi delle diverse sezioni di
Roma, essendo attualmente accessibili solo dalla rete privata locale. I cluster sono
composti, rispettivamente, da 24 e 8 nodi, ciascuno dotato di 2 CPU Intel Xeon
2.4GHz. L’interconnessione fra i nodi del cluster è stata realizzata su una rete privata
dedicata con tecnologia Gigabit Ethernet
136
- Per quanto riguarda i sistemi di storage di elevate dimensioni le sezioni si sono
organizzate in modo piuttosto autonomo, effettuando scelte talvolta condizionate da
un livello di investimento non adeguato alle esigenze del servizio richiesto. In modo
particolare questa situazione è riscontrabile soprattutto nelle sezioni che gestiscono
elevati volumi di dati prodotti dalla attività di monitoraggio, dove è evidente una
inadeguatezza delle dimensioni e dei livelli di affidabilità dei sistemi utilizzati.
- I sistemi di mass-storage realizzati dal CED di Roma sono certamente più adeguati
rispetto a quanto realizzato per i sistemi di monitoraggio e riflettono un livello di
investimento nettamente superiore da parte dell’INGV, con la recente realizzazione di
un servizio di file-system distribuito (AFS) su Internet, a favore di una eventuale
utenza generale dell’Istituto (600 Mbytes/persona per un totale di 4TB), un sistema
di mass-storage da 12 TB (NFS) ad uso locale, ed un sistema NAS da 2 TB per il backup incrementale di alcuni server Unix delle sezioni di Roma.
2.
Proposte di iniziative coordinate da svilupparsi nel biennio 2005-2006, con
maggiore dettaglio per il 2005.
Sulla base delle esigenze espresse all’interno dell’INGV sono state individuate alcune
iniziative ed indirizzi operativi primari in termini realizzativi, che possono essere così
riassunti:
- realizzazione di una connessione Intranet per migliorare le diverse attività dell’INGV.
Per questo sono state distinte due necessità, la prima è quella della integrazione del
complesso dei sistemi di monitoraggio, che per motivi di sicurezza ed affidabilità
richiedono delle soluzioni specifiche e pertanto più onerose in rapporto alle velocità di
connessione richieste, con il vantaggio di una alquanto precisa valutazione dei livelli
di banda di trasmissione necessaria. Questo sistema è costituito dalla rete Intranet
per il Monitoraggio INGV (rete IM). L’altra necessità è costituita dalla integrazione
delle attività e dei servizi utili allo sviluppo in generale della ricerca. La rete di
connessione indirizzata a tale finalità, pur non necessitando di un livello di affidabilità
estremo, ha lo svantaggio di occupare in linea di principio una banda altamente
indeterminata. Questo sistema sarà costituito realizzando una rete Intranet per i
Servizi INGV (rete IS).
Per la realizzazione della rete IM nel corso del 2005 saranno effettuati i primi test
utilizzando la rete RUPA, già connessa alle sezioni CNT, NA e CT, per la trasmissione
in tempo reale dei segnali sismici e dei dati parametrici calcolati dai sistemi di analisi
automatica realizzati per il monitoraggio dell’attività tettonica e vulcanica. Nel corso
di tale realizzazione sarà anche verificata l’estensione del sistema di connessione ad
altri tipi di monitoraggio (geodetico, geochimico etc.), valutando anche un’eventuale
estensione della banda di trasmissione da utilizzarsi.
Una interessante sperimentazione ed estensione della rete IM potrebbe essere
costituita da una delle proposte formulate dal TTC4, che prevede la realizzazione di
una struttura, che sarà sviluppata a partire dal 2005, per la centralizzazione delle reti
di monitoraggio sismico dei vulcani, che generalmente insistono su aree con
estensione piuttosto limitata, tramite un sistema di trasmissione dei dati basato su
nodi concentratori interconnessi da sistemi backbone wireless. Il sistema potrebbe
essere facilmente esteso a sistemi eterogenei di monitoraggio, realizzando una forte
integrazione dei sistemi di centralizzazione dei segnali. Un sistema simile, su scala
maggiore, è stato realizzato nell’area di San Diego (California) da un progetto che
coinvolge diverse istituzione (Univ. of California, San Diego, San Diego Supercomputer
Center, Scripps Institution of Oceanography, San Diego State University) che, oltre ad
una rete ad alta velocità wirelsess già sviluppata, sta realizzando un interessante
struttura di tipo Grid per la gestione integrata in tempo reale dei flussi di una grande
quantità di dati eterogenei e distribuiti provenienti da diverse reti di sensori (vedere
http://hpwren.ucsd.edu/ ed http://roadnet.ucsd.edu/). Alcuni esperimenti sono stati
137
realizzati da CT ed OV ed permesso l’interconnessione wireless tra Vulcano e
Stromboli e tra il centro di acquisizione dei segnali sismici a Posillipo e la sede storica
dell’Osservatorio Vesuviano.
Per la realizzazione della rete IS si procederà direttamente nel corso del 2005 alla
implementazione della rete VPN tra le diverse sezioni e sedi utilizzando l’infrastruttura
GARR-B. A tal fine saranno stabilite le regole generali di gestione delle diverse reti
collegate, definendo i protocolli comuni da attuare sui firewall e/o router esterni, in
modo da realizzare una comune politica di sicurezza informatica della rete condivisa.
Infine, visti i costi complessivi per l’attuale sistema di connessioni informatiche
dell’Istituto, si ritiene necessario realizzare un monitoraggio sistematico dei flussi
realizzati dalle reti informatiche INGV, eventualmente istituendo una commissione
tecnica che si occupi del problema, in modo di ottimizzare gli investimenti, evidenziare
le insufficienze dei sistemi realizzati, pianificare in modo oggettivo nuove espansioni.
- Per lo sviluppo di sistemi di supercalcolo, sono da distinguere essenzialmente due
categorie di sistemi. La prima è costituita dalle attrezzature dedicate ad attività
specifiche, che necessitano di un livello di connessione con i sistemi esterni tale da
non consentirne una collocazione decentrata rispetto all’utenza. Questi sistemi sono
individuabili essenzialmente in quelli dedicati al monitoraggio, per il processing realtime di un flusso elevato di segnali, e sistemi dedicati ad applicazioni specifiche che
generano una elevata produzione continua di dati. Una seconda categoria è costituita
dai sistemi di calcolo di uso generale, ossia utilizzati da un’utenza distribuita all’interno
dell’INGV. Per questi ultimi, rientrando nella sfera di competenza del TTC9, nel corso
del 2005, sulla base dello sviluppo della rete IS, sarà fondamentale stenderne
l’accesso ad una più ampia utenza rispetto a quanto fino ad oggi realizzato. Sarà
quindi valutato e programmato l’ulteriore sviluppo di questi sistemi, sulla base dei
progetti di ricerca supportati da finanziamenti interni e/o esterni all’Istituto che
necessitano di elevate risorse di calcolo e sulla base dei finanziamenti disponibili già
predisposti dall’Istituto per queste realizzazioni e quelli derivanti dai contributi da
parte dei progetti beneficiari.
Per tutti i sistemi di uso comune basati su cluster Linux, con gestione diretta
all’interno dell’ente, per ovvie ragioni tecniche si prevede uno sviluppo centralizzato,
che continuerà ad essere realizzato presso il CED di Roma, che provvederà, una volta
completata la rete IS, a rendere disponibile ad una utenza maggiormente distribuita i
sistemi già realizzati. Comunque non si esclude la possibilità di utilizzare sistemi di
supercalcolo di organizzazioni esterne (ad esempio CASPUR, CINECA) e/o affidare ad
essi la gestione di attrezzature dell’Istituto. In ogni caso tali ipotesi saranno vagliate a
seguito di una verifica dei progetti e degli investimenti resi disponibili, della
realizzazione della rete IS e della messa in rete dei sistemi già realizzati, nonché di
una verifica dei costi complessivi delle diverse soluzioni proposte. A tal fine il
coordinamento del TTC9 incaricherà la già menzionata commissione tecnica di
monitoraggio delle reti IS di verificare anche il livello di accesso e carico dei sistemi di
calcolo realizzati e di analizzare le richieste della utenza INGV, elaborando eventuali
progetti di potenziamento da sottomettere per il finanziamento.
Le nuove richiese di sistemi di supercalcolo, in particolare di cluster, da realizzarsi
presso sedi diverse dal CED di Roma, non annoverabili tra quelli dedicati, saranno
preventivamente sottoposti ad una verifica della loro realizzabilità tramite risorse
centralizzate. Sono comunque ipotizzabili sviluppi periferici limitati nel caso di
realizzazioni di piccole dimensioni, da utilizzarsi principalmente per sviluppo e test,
prevedendo comunque una loro accessibilità anche da parte di un’utenza distribuita,
eventualmente tramite gli strumenti realizzati all’interno del progetto FIRB-GRID, ad
esempio con la creazione di “computing elements” .
- Per le realizzazioni relative ad aree di storage di grossi volumi di dati, necessarie
essenzialmente per l’archiviazione dai dati acquisiti ed elaborati dai sistemi di
monitoraggio, per i sistemi di archiviazione tramite banche dati ed a supporto delle
138
infrastrutture di supercalcolo, saranno privilegiate le realizzazioni di sistemi scalabili e
ad elevata affidabilità. Realizzazioni di questo tipo sono già previste in progetti
elaborati dai TTC per il monitoraggio e SF/banche dati. Per le necessità dei sistemi di
calcolo è da verificare la quota di sviluppo per il 2005-2006 sulla base delle necessità
che saranno espresse dall’utenza, di cui si prevede un sicuro aumentato a seguito
della maggiore accessibilità ai sistemi dopo la costituzione della rete IS.
- Per favorire le attività di interscambio saranno attrezzate presso le sedi INGV
apparati di videoconferenza. Sono già in corso delle valutazioni in tal senso da parte
della sezione MI, e nel corso del 2005 saranno realizzati i collegamenti tra le sezioni,
da completarsi estendendoli a tutte le sedi principali INGV nel corso del 2006. Per la
diffusione delle attività seminariali, delle conferenze e dei meetings realizzati
all’interno dalle diverse sezioni, si prevede di attrezzare le sale dedicate a tali attività
con strumenti informatici multimediali per la trasmissione video-audio verso le sale
ubicate presso le altre sezioni/sedi, sulla stregua di quanto già realizzato a livello
sperimentale dalle sezione di Catania in occasione di un recente workshop sullo
Stromboli. Una iniziativa con finalità simili e caratteristiche “off-line” è il sistema di
video-registrazione “Network-player”, con accesso ai filmati da internet, già in fase
di realizzazione dal CED per la sala conferenza della sede di Roma.
- Per ottimizzare la gestione delle licenze software di uso generale, sarà esteso il
contratto “Campus” (windows-office + aggiornamenti) e antivirus a tutte le sezione
che ne faranno richiesta. Per l’estensione delle licenze relative a pacchetti specifici,
soprattutto quelli dedicati al calcolo (es. IDL, MathLab, Compilatori etc) sarà
necessario procedere ad una valutazione quantitativa, che richiede una indagine
maggiormente approfondita dell’utenza, da realizzarsi a breve termine.
3.
Tabella del personale disponibile (mesi/persona) per il 2005 ed eventuali
esigenze particolari ( 12 mesi /anno)
Allo stato attuale le uniche sezioni dotate di Unità Funzionali espressamente costituite
per lo sviluppo a la gestione di servizi informatici sono l’ Amministrazione Centrale
(U.F CED), che si occupa dei servizi informatici delle 4 sezioni di Roma (AC, CNT,
ROMA1, ROMA2) e la sezione di Milano (U.F. Sistemi informatici e strutture
telematiche). La sezione di Catania ha attribuito compiti di gestione dei servizi
informatici alla UF Sala Operativa, che gestisce anche la sala di monitoraggio della
sezione e l’organizza il servizio di turnazione. Analogamente la sezione OV ha
attribuito gli stessi compiti all’ UF Centro di Monitoraggio, che cura la sorveglianza
sismica dei vulcani campani e dello Stromboli, gestendo e sviluppando le reti ed i
sistemi di analisi per il monitoraggio sismico attuato della sezione. La sezione di PA
non ha personale dedicato a tale attività. La sede di Pisa si avvale di personale
esterno a contratto. La sede di Bologna, gestendo un sistema di calcolo complesso, ha
personale qualificato, dedicato principalmente alla gestione del sistema NEC.
La distribuzione del personale e dei mesi uomo impegnato nelle diverse sezioni e sedi
per le attività previste dal TTC sono riportate nella seguente tabella:
Sez./Sede
MI
Ricercatore
m/p
Tecnologo
3
m/p
5
AC-Ced
CNT
1
6
1
2
1 art. 23
2
3
ROMA1
ROMA2
2
1
2
2
1 art.23
1
contratto
0
2
Cter
1
1 art 23
1
2
1
m/p
16
Totale
21
2
2
10
5
0
1
2
5
139
OV
CT
PA
Pisa
Bologna
1
2 art. 23
1
1
4
4
0
4
3
10
14
1
3
1
1
contratto
6
9
Tot.
74
1
1
consulenza
1 art.23
3
3
Pertanto per quelle sezioni e sedi sprovviste o non in grado di garantire un sufficiente
numero di mesi uomo, a fronte degli impegni di lavoro previsti, è auspicabile un
rafforzamento del personale dedicato ai servizi informatici ed alle attività previste dal
TTC. Le richieste espresse prevedono:
- un tecnologo (9 mesi/uomo) alla sede di Pisa con un art. 23, in coda all’attuale
contratto professionale, che scade al termine dei primi 3 mesi del 2005, per assicurare
un’unita di personale dedicato alla sede
- due CTER (24 mesi/uomo) per il CED di Roma, per le attività inerenti la
manutenzione hardware/software dei sistemi realizzati
- un tecnologo (8 mesi/uomo) ed un CTER (12 mesi/uomo) all’OV, per la costituzione
di un nucleo di personale dedicato ai servizi informatici della sezione, attualmente
svolte soprattutto da unità di personale a tempo determinato assunte per in altre
esigenze.
- un tecnologo ( 6 mesi/uomo) per i sistemi informatici della sezione CT.
- un CTER (12 mesi/uomo) per la sezione di Palermo, essendo la sezione di fatto
sprovvista di personale dedicato alla gestione e manutenzione dei servizi informatici.
140
SF10 “Laboratori di chimica e fisica delle rocce”
Responsabile: M.Cocco
141
142
Questo documento illustra i temi principali di uno Studio di Fattibilità (SF) sui
Laboratori di Chimica e Fisica delle Rocce ed ha come principale scopo quello di
contribuire alla verifica delle condizioni per l’istituzione di un TTC su questo tema. Per
questo motivo, il documento è stato finalizzato alla presentazione dello stato attuale
dei laboratori nell’INGV e illustra delle linee di sviluppo strategiche la cui attuabilità
sarà funzione del riconoscimento da parte della Direzione dell’Ente di questo come
tema trasversale strategico e delle risorse che saranno allocate.
1.Stato dell’arte delle iniziative in corso nell’Ente nell’ambito dell’argomento.
I laboratori analitici e sperimentali per lo studio della composizione e del
comportamento reologico dei magmi, delle rocce e dei fluidi, devono essere
considerati alla stregua dei sistemi di osservazione e monitoraggio.
I laboratori, infatti, forniscono dati essenziali per le ricerche orientate alla
comprensione della storia eruttiva dei vulcani e del comportamento chimico-fisico dei
magmi, delle rocce e dei fluidi nelle condizioni di alta pressione e temperatura alle
quali sono soggetti nel mantello e nella crosta terrestre, della dinamica delle aree
sismogenetiche. Inoltre, le analisi condotte in laboratorio e l’interpretazione delle
variazioni chimiche, mineralogiche e tessiturali osservate nei prodotti eruttati
forniscono informazioni “in tempo reale” sui processi magmatici in atto nel sistema di
alimentazione del vulcano nel corso delle eruzioni.
Le ricerche petrologiche e vulcanologiche condotte negli ultimi anni dai ricercatori
dell’INGV hanno messo in luce che l’analisi di dettaglio delle diverse componenti del
magma eruttato (cristalli, liquido, vescicole) fornisce informazioni essenziali per
ricostruire origine, meccanismi d’evoluzione e dinamiche di risalita del magma stesso.
Per poter caratterizzare magmi e rocce è necessario utilizzare molteplici tecniche
analitiche e quindi diverse strumentazioni. Inoltre, poiché la gran parte dei processi
magmatici e sismogenetici avvengono nella litosfera e/o nella parte più alta
dell’astenosfera, per studiare in laboratorio lo stato e le proprietà fisiche dei magmi e
delle rocce alle condizioni di pressione e temperatura che si osservano in questa
porzione del pianeta, bisogna disporre di apparati sperimentali in grado di simulare le
diverse condizioni naturali. I prodotti ottenuti in laboratorio in condizioni sperimentali
controllate devono poi essere caratterizzati dal punto di vista chimico, mineralogico e
tessiturale al fine di verificare la bontà dell’esperimento effettuato e quindi formulare
leggi empiriche sul comportamento dei sistemi naturali.
La produzione di dati ad alto livello in questi campi, oltre alle implicazioni puramente
scientifiche, ha anche importanti ricadute sul monitoraggio dell’attività eruttiva e sulle
stime di pericolosità. Nel corso degli eventi eruttivi recenti dell’Etna e dello Stromboli,
infatti, i dati sulle caratteristiche tessiturali e composizionali dei prodotti eruttati, si
sono rivelati di estrema importanza per ricostruire la geometria dei sistemi di
alimentazione, la dinamica di risalita dei magmi e i meccanismi eruttivi.
Alcuni tra gli studi condotti in questi primi anni di attività dei laboratori INGV che
hanno prodotto risultati di rilievo sono riassunti di seguito:
•
caratterizzazione della tessitura e della composizione chimica dei magmi
prodotti nel corso delle eruzioni dell’Etna e di Stromboli;
•
caratterizzazione dei sistemi di alimentazione dei vulcani italiani;
•
studio dei meccanismi di frammentazione e trasporto durante l’attività
esplosiva;
•
studio delle dinamiche di risalita di eruzioni esplosive a colonna sostenuta;
•
misura delle proprietà elettriche delle rocce etnee a vario grado di fusione
parziale ad alta pressione ed alta temperatura;
•
determinazione dei coefficienti di diffusione di specie volatili nelle vulcaniti
flegree;
143
•
studio delle relazioni di fase solido-liquido nei magmi etnei;
I dati ottenuti nel corso di queste ricerche sono stati in parte prodotti nei
laboratori dell’INGV, ed in parte sono il risultato di collaborazioni scientifiche e/o coutenza a pagamento, con i laboratori di altre strutture di ricerca in Italia ed all’estero.
La strategia di utilizzare delle strutture esterne all’INGV, limita la capacità di
sviluppare tecniche analitiche e sperimentali e maturare professionalità finalizzate alle
esigenze dell’Ente, penalizzando sia l’attività di ricerca, che l’attività di monitoraggio
dei vulcani attivi, soprattutto nel caso di crisi vulcaniche in atto. Il monitoraggio,
infatti, necessita di dati in tempo “reale”, mentre i laboratori di servizio o universitari
non sono in grado di fornire tempo macchina e risultati analitici in tempi ristretti.
D’altra parte lo sviluppo e la gestione di laboratori analitici e sperimentali che
soddisfino le esigenze di monitoraggio e di ricerca nei campi della vulcanologia e
geofisica e necessita di investimenti in strumentazione e personale che sono al di
sopra delle possibilità delle singole sezioni e possono essere pianificate solo alla scala
dell’intero Ente. Con questa consapevolezza, già nell’ambito del primo programma
triennale INGV, alcuni ricercatori afferenti a diverse sezioni si erano riuniti ed avevano
proposto due progetti coordinati che prevedevano lo sviluppo di una rete di laboratori
nazionali. Il progetto, frutto di ampie discussioni tra il personale delle diverse sezioni,
aveva lo scopo di armonizzare lo sviluppo dei laboratori rispettando le esigenze
analitiche, le identità e le esperienze delle singole sezioni evitando quindi la nascita di
iniziative in sovrapposizione all’interno dell’Ente. In seguito, grazie alla sensibilità dei
direttori delle sezioni di Catania, Roma e Napoli, alcune delle apparecchiature previste
nel progetto originale sono state acquistate e messe in opera utilizzando le dotazioni
ordinarie. La loro piena funzionalità e la messa in routine costituisce senz’altro un
primo passo importante, ma rimangono ancora scoperte gran parte delle esigenze
analitiche e sperimentali per l’attività di monitoraggio e di ricerca dell’Ente.
Nell’immediato futuro si può sicuramente continuare a far fronte a queste
esigenze attraverso convenzioni con Università e/o Enti di ricerca italiani e stranieri,
tuttavia ulteriori ritardi nella pianificazione e nella organizzazione di una rete di
laboratori sperimentali ed analitici INGV, renderà sempre più incolmabile il divario
tecnologico esistente in questo settore tra INGV e le principali istituzioni scientifiche
nazionali ed internazionali. A lungo andare questa situazione certamente
pregiudicherà la competitività e la capacità dell’Ente nell’attrarre fondi in alcuni ambiti
della geofisica e della vulcanologia e renderà la nostra produzione di dati e lo sviluppo
di ricerche di punta in ambito geofisico e vulcanologico fortemente dipendente da
collaborazioni con altri Enti di ricerca.
Tabella riassuntiva delle strumentazioni attualmente installate nei laboratori presso le
sedi di Napoli, Pisa, Catania, Palermo e Roma
Tipo
Settore
Campi di applicazione
Spettrometro di Massa
multicollettore Triton TI
Analitico
Spettrometro FTIR
Analitico
Spettrometro XRF
Analitico
SEM e Microanalisi EDS
Analitico
Laboratorio di
Sedimentologia
Analitico
Vulcanologia, petrologia
Laboratorio di chimica
Analitico
Petrologia
Forno 300 °C
Speriment
Petrologia, geochimica
isotopica (Sr, Nd, Pb)
Analisi di H2O e CO2 in
inclusioni silicatiche, vetri,
ecc.
Petrologia, magmatologia,
metallurgia
Petrologia, magmatologia,
vulcanologia, meccanica
delle rocce
Magmatologia, reologia
Sede
Napoli
Napoli
Responsabile
A. Carandente, con
l’ausilio di L. Civetta e M.
D’Antonio
A. Carandente, con
l’ausilio di L. Civetta, A.
Mangiacapra e I. Arienzo
Catani
a
L. Miraglia e R.A. Corsaro
Catani
a
L. Miraglia e R.A. Corsaro
Catani
a
Catani
a
Roma
P. Del Carlo
L. Messina
P. Scarlato
144
Forno 1200 °C
Pressa 840 Tonn
Multianvil Modulus
Piston Cylinder Modulus
(3/4 e 1 inch)
Impedence analyzer
Fresa a controllo
numerico
Spettrometro di massa
per isotopi gas nobili
N° 2 spettrometri a
quadrupolo
N° 2 linee di
purificazione in UHV
Sistema di fusione in
UHV
Sistema di macinazione
(crushing) in UHV
N° 3 sistemi di
pompaggio per UHV
Sistema di microanalisi
a dispersione di energia
(EDS)
Apparato per la
vagliatura delle rocce
Microscopi ottici e
sistema di acquisizione,
elaborazione ed analisi
delle immagini digitali
Apparato per la misura
della densità delle rocce
Apparati per la
preparazione dei
campioni (sezionatura,
lucidatura)
ale
Speriment
ale
Speriment
ale
Speriment
ale
Speriment
ale
Speriment
ale
Analitico
Analitico
Speriment
ale
Speriment
ale
Speriment
ale
Speriment
ale
Roma
P. Scarlato
Roma
P. Scarlato
Roma
P. Scarlato
Roma
P. Scarlato
Geofisica sperimentale
Roma
P. Scarlato
Roma
M. Mari
Fisica delle rocce,
magmatologia, reologia
Fisica delle rocce,
magmatologia, reologia
Officina meccanica e di
precisione
Geochimica, Vulcanologia,
Chimica delle rocce
Chimica delle rocce
Chimica delle rocce
Chimica delle rocce
Chimica delle rocce
Chimica delle rocce
Analitico
Magmatologia,
vulcanologia
Analitico
Vulcanologia
Analitico
Magmatologia,
vulcanologia
Analitico
Magmatologia,
vulcanologia
Palerm
o
Palerm
o
Palerm
o
Palerm
o
Palerm
o
Palerm
o
Pisa*
A. Paonita
A. Paonita
A. Paonita
A. Paonita
A. Paonita
A. Paonita
P. Landi
Pisa
P. Landi
Pisa
P. Landi
Pisa
P. Landi
Pisa
P. Landi
Magmatologia,
vulcanologia
*In dotazione al Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università di Pisa. L’INGV, nel 2003-2004, ha parzialmente
finanziato l’acquisto del nuovo sistema di software. Il personale INGV può accedere allo strumento con lo stesso
trattamento riservato al personale interno al Dipartimento.
145
2) Proposte di iniziative coordinate da svilupparsi nel biennio 2005-06, con maggior
dettaglio per il 2005.
Gli strumenti analitici necessari per determinare la composizione chimica e
mineralogica delle rocce vulcaniche sono numerosi e molto diversi tra loro perché le
specie atomiche e minerali che compongono le rocce vulcaniche praticamente coprono
l’intera tavola degli elementi e gran parte delle specie cristalline. Questa
strumentazione che era già parzialmente presente all’interno dell’INGV al momento
della creazione dell’Ente, in questi anni è stata progressivamente sviluppata ed
aggiornata, tuttavia, per far fronte a tutte le esigenze di ricerca e monitoraggio, è
necessaria una forte, ulteriore implementazione.
Il modello di sviluppo dei laboratori prevede un’organizzazione a rete che coordini
ed integri le potenzialità analitiche e sperimentali distribuite tra le varie sezioni
dell’Ente senza tuttavia limitarne l’autonomia e tenendo in giusta considerazione le
specifiche competenze ed esigenze. La rete di laboratori, nel suo sviluppo ottimale,
sarà in grado di fornire in maniera rapida, accurata ed adeguata alle esigenze della
vulcanologia e della geofisica: 1) analisi degli elementi maggiori e in tracce e dei
rapporti isotopici per le rocce e per gli analoghi sperimentali; 2) analisi puntuali degli
elementi maggiori e in tracce, degli elementi volatili e dei rapporti isotopici di fasi
cristalline e amorfe di prodotti naturali e sperimentali; 3) analisi granulometriche e
morfoscopiche di rocce clastiche naturali e ottenute in laboratorio; 4) analisi
quantitative delle caratteristiche tessiturali nelle rocce (cristallinità, vescicolarità,
deformazione, anisotropie) e nei prodotti sperimentali; 5) misura di grandezze
termodinamiche (energie libere e delle entropie) nelle fasi cristalline e amorfe; 6) dati
sperimentali sulla chimico-fisica delle rocce e dei fusi silicatici.
Questi servizi dovranno essere a disposizione di tutti i ricercatori dell’INGV
attraverso una appropriata organizzazione della co-utenza e sviluppando dove
possibile le procedure che facilitino l’utilizzo a distanza degli strumenti
(Telelaboratori). I laboratori analitici saranno aperti anche ai ricercatori di altri enti
(Università, CNR, ecc.) e operanti in campi anche diversi da quello geofisicovulcanologico (ad esempio: ambientale, archeologico, farmaceutico, alimentare,
ingegneristico, industriale) attraverso forme di collaborazione o di servizio tramite
convenzioni. Queste ultime potranno costituire fonte di co-finanziamento e di
incentivazione per il personale coinvolto.
Oltre alle strumentazioni analitiche attualmente in attività, il cui ammodernamento
insieme alla coutenza costituirà l’obiettivo minimo per il prossimo biennio, si prevede
l’acquisizione e la messa in opera presso le diverse sedi dell’Istituto di alcune “grandi”
strumentazioni analitiche che permettano di raggiungere una dotazione strumentale
ottimale per l’INGV quali: microsonda elettronica (EMP), spettrometro ICP massa,
microscopio elettronico (SEM-EDS), spettrometro FTIR-Raman, laboratorio di
Spettrometria di Massa a sorgente gassosa, laboratorio di sedimentologia.
Le "grandi" strumentazioni saranno localizzate nelle diverse sezioni esistenti sul
territorio nazionale tenendo conto delle esperienze proprie di ricercatori e tecnici che
vi operano e delle attività peculiari che le singole sezioni svolgono. Gli strumenti per i
quali è previsto un utilizzo intensivo e continuativo saranno localizzati in più sedi
secondo le competenze e le esigenze dei diversi gruppi di ricerca operanti nel settore.
Di seguito è riportata una breve descrizione dei principali apparati (già operativi e
che si intende acquisire) e delle loro applicazioni.
Spettrometro XRF. Lo spettrometro XRF è uno strumento classico per la
determinazione rapida e routinaria della composizione delle rocce. Consente di
effettuare analisi qualitativa e quantitativa di tutti gli elementi con numero atomico
compreso tra il Na e l'U su solidi, polveri, liquidi. Per le rocce esso è soprattutto
utilizzato per l'analisi quantitativa degli elementi maggiori, e, con una buona
accuratezza, di un numero consistente di elementi in tracce. Fatta eccezione per la
146
calibrazione e la messa a punto che deve essere effettuata periodicamente, le misure
degli spettri sono rapide, possono essere automatizzate e non necessitano di
interazione continua con il personale di ricerca. Queste caratteristiche consentono di
poter localizzare questo strumento in una sola sede ed utilizzarlo agevolmente
secondo meccanismi di coutenza. La possibilità di avere un grande numero di analisi
complete in tempi relativamente rapidi (20-30 campioni/giorno) fanno di questa
metodologia analitica lo strumento per svolgere le attività di monitoraggio petrologico
dei vulcani ad attività persistente. Analisi XRF sono anche utilizzate per la
caratterizzazione dei materiali nelle industrie (materiali, metallurgia, cementi).
Microsonda elettronica. La microsonda elettronica negli ultimi decenni è stato
lo strumento di riferimento per la microanalisi delle fasi cristalline e amorfe (vetri) che
costituiscono le rocce e i prodotti sperimentali. Essa consente di ottenere le
concentrazioni degli elementi maggiori e minori con notevole accuratezza e precisione.
Le analisi di alta qualità prodotte da questo strumento possono, ad esempio, essere
utilizzate per formulare modelli empirici o termodinamici sugli equilibri di fase nelle
rocce vulcaniche e per stimare sulla base dei suddetti modelli le condizioni chimico
fisiche nelle quali i magmi si formano, si differenziano, risalgono e vengono eruttati.
Le microsonde di nuova generazione consentono inoltre di accoppiare ad un'eccellente
risoluzione analitica anche la risoluzione spaziale, comparabile con quella dei
microscopi elettronici a scansione. Questo consente di ottenere tramite tecniche di
analisi di immagine, informazioni tessiturali quantitative ed informazioni sulla
distribuzione spaziale degli elementi che sono utili per definire zonature composizionali
e disequilibri nelle diverse fasi.
Spettrometro ICP massa. L’ICP-MS consente l'analisi elementare di tutti gli
isotopi presenti in natura ad eccezione dei volatili in maniera rapida, precisa ed
accurata, in campioni solidi e liquidi, trovando applicazione nei campi: geologico,
chimico, ambientale, metallurgico, archeologico, ecc. In campo petrologico, l'ICP-MS è
utilizzato per la determinazione degli elementi in tracce e ultratracce e quindi
rappresenta l'essenziale completamento al laboratorio di Fluorescenza RX già
installato presso la sezione di Catania. L'analisi degli elementi in tracce è largamente
utilizzata sia in petrologia per lo studio della genesi e dei processi di evoluzione dei
magmi che in geochimica dei fluidi per lo studio delle acque, il cui monitoraggio è
essenziale per la sorveglianza di vulcani quiescenti ed attivi. La variante ICP-MS
multicollettore permette di misurare anche i rapporti isotopici di Pb, Sr e B. Inoltre,
l'ICP-MS multicollettore associato al sistema di Laser Ablation consente di misurare in
mnodo puntuale la concentrazione degli elementi in tracce e dei rapporti isotopici su
sezioni di minerali e vetri. L'utilizzo del Laser Ablation ha lo scopo di investigare alla
scala microscopica eventuali zonature composizionali del materiale indagato e di
quantificare il coefficiente di distribuzione dell'elemento preso in considerazione,
quantificazione essenziale per modellizzare i processi chimico-fisici cui sono sottoposti
i magmi durante la loro evoluzione dalle regioni sorgenti alla superficie. Attualmente
l'INGV effettua le analisi mediante ICP-MS a pagamento presso centri di servizio
europei. Il solo settore petrologico effettua circa 470 analisi ICP-MS l'anno. Fatti salvi i
tempi di preparazione dei campioni, tale strumentazione può effettuare in assenza di
problemi tecnici oltre 1000 analisi l'anno, garantendo non solo la ricerca petrologica e
geochimica ma anche un supporto continuo alla sorveglianza geochimica dei vulcani
napoletani.
Microscopio elettronico a scansione. Il SEM equipaggiato con microanalisi a
dispersione di energia (EDS) è utilizzato in maniera sempre più intensiva in lavori di
tipo vulcanologico e petrologico. Fra i campi di indagine in cui viene comunemente
usato si ricorda: 1) studio delle caratteristiche morfoscopiche dei frammenti
appartenenti a classi granulometriche non investigabili con altre metodologie; 2)
microanalisi qualitative e quantitative degli elementi maggiori delle fasi minerali e dei
vetri; 3) analisi della distribuzione granulometrica e tessiturale delle fasi
147
microcristalline. Le osservazioni delle caratteristiche morfoscopiche effettuate al SEM,
unitamente a quelle effettuate con il microscopio ottico, hanno ad esempio permesso
di avviare una classificazione sistematica delle ceneri vulcaniche e delle differenti
dinamiche eruttive responsabili della loro formazione. L'analisi morfoscopica delle
ceneri vulcaniche rappresenta senza dubbio uno strumento insostituibile nello studio
dei meccanismi di vescicolazione e frammentazione dei magmi, che sono alla base di
una corretta ed esauriente valutazione della pericolosità vulcanica nelle aree a più alto
rischio. Il SEM, inoltre, consente di avere immagini digitali ad alta risoluzione dei
singoli componenti della roccia (cristalli, vescicole) e di definirne spazialmente e
quantitativamente le abbondanze e relazioni tessiturali. Queste analisi se effettuate
sulla componente juvenile del deposito sono indispensabili per caratterizzare la
paragenesi primaria delle rocce ed evidenziare eventuali fenomeni di mescolamento
fra magmi, se effettuate sulla frazione litica forniscono dati sul tipo di basamento di un
vulcano e sulle interazioni fra magma e rocce incassanti. Nell'ambito dell'INGV, studi
vulcanologici che richiedono l'impiego del microscopio a scansione elettronica,
vengono attualmente condotti presso l'Osservatorio Vesuviano, la sezione di Catania,
le sezioni di Roma e la sede di Pisa. Un più ampio bacino d'utenza di una simile
apparecchiatura potrebbe essere rappresentato da diversi dipartimenti universitari ed
istituti del CNR in cui si svolgano ricerche nei campi delle scienze ambientali, dei beni
culturali, della salute pubblica, ingegneria, aeronautica, agricoltura, e scienze
dell'atmosfera, oltre che gran parte delle discipline afferenti alle scienze della Terra.
Spettrometro di Massa a sorgente solida. Lo Spettrometro di Massa a
sorgente solida consente la determinazione dei rapporti isotopici di alcuni elementi tra
i quali Sr, Nd e Pb opportunamente separati da campioni di interesse (roccia totale,
minerali, vetro, acqua) in un laboratorio a basso fondo di contaminazione (Laboratorio
di Chimica Fine). I rapporti isotopici misurati sui prodotti vulcanici forniscono
informazioni uniche sulla genesi e sull'evoluzione dei magmi. Il loro studio in
particolare consente di caratterizzare le regioni sorgenti dei fusi e di definire i processi
evolutivi operanti sui magmi nel corso della loro risalita verso la superficie e/o lo
stazionamento in camere magmatiche (ricarica, differenziazione, mescolamento,
contaminazione). Inoltre, i rapporti isotopici possono essere utilizzati nel campo
archeologico per definire l'area di origine dei materiali usati nella costruzione di opere,
monumenti e monete. Infine, i rapporti isotopici del Pb possono essere utilizzati in
campo ambientale per determinare il grado di inquinamento industriale, ad esempio
nei suoli o sulle opere architettoniche. L'OV possiede un gruppo di ricercatori che si è
specializzato nella sistematica isotopica di Sr, Nd e Pb applicata agli studi di genesi ed
evoluzione dei magmi. Le loro competenze possono essere di supporto alle ricerche
proposte dall'INGV per il triennio 2001-2003 sia sui processi di genesi ed evoluzione
dei magmi che nel monitoraggio chimico/isotopico dei prodotti eruttati dai vulcani in
stato persistente di attività. I tempi di preparazione dei campioni e dell'analisi sono in
genere piuttosto lunghi, tuttavia con una buona organizzazione e in assenza di
problemi tecnici si possono effettuare sino a 700 analisi l'anno, numero in grado di
soddisfare le esigenze dei ricercatori all'interno dell'INGV, stimato in circa 400 analisi
l'anno.
Spettrometro FTIR-Raman. Lo FTIR è uno strumento utilizzabile in moltissimi
settori tra cui, petrologia, vulcanologia, chimica, archeologia, farmacia, ingegneria ed
industria. Lo strumento registra la risposta (spettro) di un materiale alla radiazione
infrarossa e fornisce informazioni sulla sua struttura atomica e composizione. In
geochimica, petrologia e vulcanologia, un’importante applicazione dello FTIR riguarda
la stima quantitativa di H2O e CO2 (che costituiscono più del 90% dei volatili nei
magmi e nelle esalazioni gassose dei sistemi geotermici) presente nei vetri vulcanici.
La misura delle concentrazioni di tali specie nei vetri vulcanici fornisce importanti
indicazioni sul degassamento subito dal magma nel corso della sua evoluzione
chimico-fisica, sulle condizioni barometriche di cristallizzazione (profondità di stasi del
148
magma nella crosta), sull'influenza dei fluidi sui meccanismi eruttivi. Inoltre, lo
strumento consente di caratterizzare la struttura dei fusi silicatici e quindi di studiarli
anche dal punto di vista reologico. Oltremodo importante è l'utilizzo in ambito
termochimico: lo spettro IR, se abbinato al Raman, è fondamentale per il calcolo di
calori specifici ed entropie armoniche delle fasi minerali e vetrose. Tali dati
permettono ad esempio di valutare le energie libere di miscele (vetrose e cristalline)
da utilizzare poi in geochimica, petrologia sperimentale e più in generale in scienza dei
materiali per la definizione degli equilibri multifase. L'insieme di tali informazioni
rappresenta il database minimo per lo studio e la modellizzazione dei processi eruttivi,
per la definizione della struttura di un vulcano e per la comprensione dell'origine e
delle variazioni delle emanazioni gassose. In tal senso, lo FTIR è utile sia in petrologia
(applicata e sperimentale) sia in fisica del vulcanismo, sia nella sorveglianza. Sulla
base delle ricerche sino ad oggi condotte da ricercatori dell'INGV in collaborazione con
Dipartimenti Universitari o del CNR e quelle in progetto, si stima che l'INGV produrrà
analisi su non meno di 400 campioni FTIR l'anno. All'interno dell'INGV tale strumento
sarà anche utile per determinare la purezza di materiali (metalli, leghe) indicati nella
progettazione e costruzione di strumentazioni ad alta tecnologia.
Laboratori di Sedimentologia. Le caratteristiche granulometriche dei tefra
forniscono informazioni sulla natura e sulla dinamica dei processi eruttivi a carattere
esplosivo, sui meccanismi di selezione e trasporto durante la messa in posto dei
prodotti e sulle modalità di messa in posto.
La granulometria dei tefra viene di norma determinata attraverso una vagliatura
meccanica. Gli apparecchi per la vagliatura, essendo di basso costo, sono ampiamente
diffusi ed utilizzati con successo per lo studio di routine dei tefra. La vagliatura
meccanica, però, non consente di avere informazioni sulle frazioni granulometriche
inferiore ai 63 micron. La determinazione delle caratteristiche granulometriche delle
porzioni fini è possibile attraverso un granulometro laser ad alta sensibilità ed elevata
risoluzione (0,05-2000 microns) che possa analizzare sospensioni liquide e polveri
secche. Questo strumento è di estrema utilità per la caratterizzazione di dettaglio di
numerose categorie di depositi legati a fenomenologie ad alto impatto quali surge
piroclastici, ricaduta di ceneri in posizione medio-distale, nubi coignimbritiche. L'uso di
questo strumento fornisce la completa caratterizzazione granulometrica del campione
e permette quindi sia di procedere ad un'analisi statistica raffinata che di selezionare
picchi significativi da sottoporre ad analisi con altre strumentazioni (picnometri per la
densità, SEM-EDS per analisi tessiturale e chimica). L'uso di questo strumento trova
un'altra importante applicazione nello studio dei prodotti degli esperimenti di
frammentazione, anch'essi mirati alla comprensione delle diverse fenomenologie
eruttive, in modo particolare ai fenomeni di interazione esplosiva magma-acqua.
Spettrometro di Massa a sorgente gassosa. Lo spettrometro di massa a sorgente
gassosa consente la misura dei rapporti isotopici di elementi volatili quali Ar, He, Ne,
Kr e trova applicazioni in geocronologia, petrologia, geochimica e in campo
ambientale. La sistematica 40Ar/39Ar è utilizzata in vulcanologia per datare eruzioni con
età da oltre 700.000 anni a quelle più recenti (migliaia di anni) e a quelle storiche. Il
rapporto 3He/4He è utile sia in campo petrologico per la definizione della genesi dei
magmi e dell'ambiente geodinamico, che in campo geochimico per la determinazione
dell'origine dei fluidi emessi alle fumarole e delle loro variazioni composizionali. In tal
senso, la sistematica 3He/4He è strumento utile anche alla sorveglianza dei vulcani.
Attualmente, analisi geocronologiche mediante metodologia 40Ar/39Ar e 3He/4He sono
effettuate presso laboratori italiani e stranieri limitatamente alle più urgenti necessità
conoscitive. Lo sviluppo di questa metodologia, che al momento non si ritiene
prioritaria, sarebbe quindi estremamente utile per lo sviluppo futuro dell'INGV.
In campo sperimentale, al fine di comprendere la dinamica dei magmi e di
definire gli scenari eruttivi da una parte e di migliorare le conoscenze sulla meccanica
149
delle faglie per la previsione dei terremoti dall’altra, è necessario definire le proprietà
chimico-fisiche dei magmi e delle rocce. Tali proprietà devono essere
sistematicamente studiate in funzione di temperatura, pressione, composizione
chimica, campo di stress e distribuzione delle varie fasi che costituiscono il magma e
le rocce. Attualmente nell’INGV studi sperimentali in questi settori vengono effettuati
presso la sede di Roma dove sono installate alcune apparecchiature (vedi tabella
paragrafo precedente).
Per il biennio 2005-06, qualora si rendano disponibili fondi ulteriori oltre quelli
necessari allo sviluppo minimo del settore, si prevede l’acquisizione e la messa in
opera di una pressa triassiale, di autoclavi a riscaldamento esterno (TZM), di
viscosimetri a piatti paralleli e cilindri concentrici e di shock-tubes per ricerche
sperimentali nel campo della petrologia, reologia, vulcanologia sperimentale e fisica
delle rocce. Tralasciando in questa sede la descrizione degli apparati sperimentali già
in dotazione vengono di seguito descritte brevemente le caratteristiche e le
applicazioni degli strumenti da acquisire.
Pressa triassiale. In una pressa triassiale il provino di roccia di forma cilindrica
viene introdotto in una camicia sintetica e posizionato dentro una cella uniformemente
pressurizzata per mezzo di un fluido idraulico o di un gas. Ciò consente di riprodurre le
pressioni crostali da investigare. Il provino viene poi deformato sotto l’azione di un
pistone che crea lo stress differenziale consentendo la determinazione dei moduli
elastici e quindi della resistenza alla rottura di una roccia ‘intatta’ o variamente prefratturata. La camicia sintetica che avvolge il campione permette l’inserimento di
trasduttori per la misura delle emissioni acustiche e delle velocità Vp e Vs. L’analisi
delle emissioni acustiche e del rapporto Vp/Vs consente di monitorare l’origine e la
propagazione della fagliazione nei provini di roccia. I dati ottenuti hanno una ricaduta
importante in diversi settori come la tomografia sismica, gli studi sulla sorgente, la
propagazione della rottura, la pressione di poro.
Autoclave a riscaldamento esterno (tipo TZM). Questo strumento nella
versione fast-quench per il rapido raffreddamento del campione, consente di
effettuare esperimenti a pressioni fino a 0.4 GPa (utilizzando come mezzo di pressione
un gas inerte tipo Argon) e temperature fino a 1200 °C. Con questa strumentazione è
possibile investigare alcuni processi di camera magmatica e di condotto quali la
crescita dei cristalli, la solubilità dei volatili e le relazioni di fase.
Viscosimetri a piatti paralleli e cilindri concentrici. Il viscosimetro a cilindri
concentrici si utilizza principalmente per la determinazione di basse viscosità.
Attraverso un perno in rotazione nel campione (fuso silicatico) ad alta temperatura si
misura la forza rotazionale necessaria affinché lo stesso ruoti all’interno del fuso a
velocità costante. La forza misurata è direttamente proporzionale alla viscosità del
fuso. Per misure di viscosità elevata è possibile utilizzare il viscosimetro a piatti
paralleli, nel quale si misura la velocità con la quale un disco, al quale viene applicata
una forza costante e conosciuta, preme sulla superficie superiore del campione e lo
deforma. La conoscenza dei valori di viscosità dei fusi silicatici è fondamentale nelle
simulazioni numeriche delle dinamiche eruttive.
Shock-tubes. Utilizzati per la realizzazione di esperimenti volti allo studio dei
processi di frammentazione in condotto vulcanico, questi strumenti sono composti da
una camera ad alta pressione ed alta temperatura (autoclave) e da una camera a
pressione e temperatura ambientali separate da una membrana. Il campione, posto
nella camera ad alta pressione, frammenta a causa della repentina decompressione
causata dall’apertura della membrana. La presenza di sensori e telecamere e l’analisi
dei prodotti consentono di definire i processi di frammentazione.
L’acquisizione della suddetta strumentazione consentirà tra l’altro: 1) lo studio del
comportamento meccanico e delle proprietà elastiche ed elettriche dei materiali crostali
e mantellici; 2) la determinazione delle relazioni di fase alle pressioni e temperature
tipiche di crosta e mantello; 3) la determinazione delle proprietà reologiche e
150
termodinamiche dei magmi; 4) lo studio teorico di tali proprietà volto alla formulazione
di modelli fisico-matematici. I modelli ottenuti saranno utili per gli studi dell’interno
della Terra e dei processi magmatici e vulcanici in aree attive al fine di chiarire le
dinamiche dei processi sismici e vulcanici e contribuire alla mitigazione del rischio
associato.
In campo geofisico, le misure in laboratorio delle velocità delle onde sismiche in
fusi magmatici con diverso grado di cristallizzazione costituiranno un’importante base di
dati per la interpretazione delle anomalie di velocità delle onde P ed S osservate con
tecniche di tomografia sismica. Analogamente, le misure dei moduli elastici, della
nucleazione e sviluppo del cracking, della fagliazione e della pressione di poro in
campioni di rocce serviranno come base per l’interpretazione dell’attenuazione
anelastica delle onde sismiche. Le misure di velocità delle onde in rocce a diverso grado
di saturazione in fluidi, permetteranno di determinare, dal confronto con immagini
tomografiche di aree tettoniche e vulcaniche, il ruolo dei fluidi nella sismicità di alcune
aree italiane (ad esempio: sequenza sismica Umbro-Marchigiana 97-98, aree a
sfruttamento geotermico).
In campo vulcanologico e magmatologico, si potranno determinare le relazioni di
fase solido-liquido e liquido-gas, in condizioni di saturazione in specie volatili (acqua,
diossido di carbonio, fluoro, cloro, zolfo) a pressioni, temperature e fugacità
dell’ossigeno variabili e le proprietà reologiche in funzione di temperatura,
composizione e condizioni di stress/strain nei magmi, con particolare attenzione ai
magmi eruttati dai vulcani italiani. Tali proprietà potranno essere modellizzate sulla
base dei principi fisici fondamentali e sulla base del principio della regressione applicato
ai dati sperimentali che dovranno quindi essere caratterizzati dall’incertezza derivante
dalle metodologie sperimentali applicate. L’utilizzo dei nuovi modelli reologici e
termodinamici all’interno dei modelli di trasporto del magma, realizzati all’interno dei
progetti paralleli, permetterà un importante passo in avanti nella simulazione di scenari
eruttivi e nella valutazione della pericolosità dei vulcani italiani.
E’ auspicabile infine, qualora le risorse finanziarie e di personale lo rendessero
possibile, la creazione di un laboratorio per la modellazione analogica di flussi lavici, di
processi vulcano-tettonici (caldere, collassi di settore) e delle deformazioni associate
alla risalita di magmi.
I modelli analogici consentiranno di determinare i meccanismi di messa in posto di
flussi lavici e duomi nonché le deformazioni associate alla risalita di magmi in condotti
vulcanici e ai processi di inflazione di camere magmatiche superficiali. Tali modelli
consentiranno inoltre di studiare le relazioni tra faglie e processi vulcanici e di valutare
le modalità di innesco di collassi di settore o frane su edifici vulcanici durante periodi
eruttivi e non. Tali modelli consentiranno inoltre di studiare i meccanismi dei collassi
calderici e dei fenomeni di risorgenza calderica nonché di analizzare il ruolo giocato
dalla tettonica nella dinamica di questi processi. I risultati di tali modelli sono di vitale
importanza per lo studio delle fenomenologie associate a eruzioni vulcaniche,
deformazioni duttili, fragili (terremoti associati alla riattivazione di faglie o alla
formazione di nuove fratture), instabilità di versanti, dinamica di fratture eruttive, etc.
Nella tabella seguente è riassunto il programma per il biennio 2005-06 che, alla luce di
quanto sopra esposto, è suddiviso in tre livelli (minimo, sufficiente, ottimale) in
funzione delle risorse umane, finanziarie e infrastrutturali che saranno rese disponibili.
Livello
minimo
minimo
sufficiente
sufficiente
Obiettivo
Ammodernamento
dell’esistente
Coutenza e
telaboratori
Acquisto microsonda
Acquisto ICP-MS
Settore
Analitico
Analitico e
sperimentale
Analitico
Analitico
Richieste di
personale particolari
2 tecnologi a Napoli,
1 tecnologo e 1 tecnico a
Catania
1 tecnologo a Roma 1
151
ottimale
Realizzazione
laboratorio di
sedimentologia
Acquisto pressa
triassiale
Acquisto SEM-EDS
ottimale
Acquisto Shock tube
ottimale
Acquisto TZM
ottimale
Acquisto viscosimetri
Realizzazione
laboratorio analogico
Acquisto modulo
Raman per FTIR
Acquisto Laser
ablation ICP-MS
sufficiente
sufficiente
ottimale
ottimale
ottimale
Analitico
Fisica delle rocce
Analitico
Vulcanologia
sperimentale
Vulcanologia e
petrologia
sperimentale
Reologia
Geologia strutturale
e vulcanologia
Analitico
Analitico
152
3) Personale disponibile (mesi/persona) per il 2005 e eventuali esigenze particolari
Di seguito sono riportati in elenco le unità di personale attualmente impegnate
nei laboratori. E’ chiaro che il numero di ricercatori potenzialmente interessato a
questi temi è molto più ampio considerando gli altri TTC e SF che usufruirebbero dei
dati prodotti dai laboratori.
Eventuali esigenze particolari saranno oggetto di un progetto esecutivo che verrà
redatto successivamente alla eventuale trasformazione in TTC di questo SF. In linee
generali comunque risulta evidente che per il conseguimento degli obiettivi proposti si
rendono necessarie risorse umane, finanziarie ed infrastrutturali adeguate. Tuttavia,
bisogna sottolineare in questa sede che per il raggiungimento degli obiettivi minimi
della coutenza e del mantenimento delle strumentazioni già in essere presso le sedi di
Roma, Napoli e Catania, non si può prescindere dalla presenza di personale dedicato
anche in considerazione delle esigenze derivanti da altri TTC a cui questo SF è
collegato, come ad esempio quello inerente la sorveglianza dell’attività eruttiva dei
vulcani attivi e quello relativo alla modellistica dei processi vulcanici.
Nome e
Cognome
Giovanni Romeo
Qualifica
Dirigente di
ricerca
Piergiorgio Scarlato Primo ricercatore
Settore
Elettronica
Petrologia, Geofisica,
Vulcanologia
sperimentale
Petrologia, Vulcanologia
sperimentale
Vulcanologia
sperimentale
Geofisica e Vulcanologia
sperimentali
Reologia, Vulcanologia
sperimentale
Reologia, Petrologia
sperimentale
Sede
Mesi per
anno
Lab HP-HT
Roma 1
2
Lab HP-HT
Roma 1
11
Carmela Freda
Ricercatore
Jacopo Taddeucci
Ricercatore
Brent Poe
Ricercatore
associato
Valeria Misiti
Assegnista
Guido Ventura
Primo ricercatore
Massimo Mari
Tecnico
Officina meccanica
Alessandro Iarocci
Tecnologo
Strumentazione di
potenza
Tecnologo
Elettronica, Informatica
Primo ricercatore
Ricercatore
Tecnologo art.23
Assegnista
(scad. 2004)
Ricercatore a
contratto
Assegnista
scad. 2004)
Coll. prestazione
occasionale
Dottorando
UNI-CT
Operatore
Coll. prestazione
occasionale
Professore
ordinario
Professore
ordinario,
associato INGV
Vulcanologia
Petrologia
Petrologia
Lab HP-HT
Roma 1
Lab HP-HT
Roma 1
Lab HP-HT
Roma 1
Lab HP-HT
Roma 1
Lab HP-HT
Roma 1
Lab HP-HT
Roma 1
Lab HP-HT
Roma 1
Lab HP-HT
Roma 1
Catania
Catania
Catania
Vulcanologia
Catania
2
Vulcanologia
Catania
1
Vulcanologia
Catania
2
Vulcanologia
Catania
2
Giuseppe Di
Stefano
Coltelli Mauro
Rosa Anna Corsaro
Lucia Miraglia
Paola Del Carlo
Daniele Andronico
Antonio Cristaldi
Simona Caruso
Emanuela De Beni
Lucia Messina
Fabio Morabito
Giovanni Orsi
Lucia Civetta
Vulcanologia
Univ. Catania
INGV-CT
Catania
11
11
3
11
6
2
4
1
1
6
9
1
6
Catania
3
Vulcanologia, Petrologia
Napoli
3
Petrologia, Geochimica
isotopica
Napoli
7
153
Massimo d’Antonio
Sandro de Vita
Mauro Di Vito
Roberto Isaia
Roberto Moretti
Ilenia Arienzo
Valeria Di Renzo
Annarita
Mangiacapra
Antonio
Carandente
Professore
associato,
associato INGV
Primo ricercatore
Primo ricercatore
Ricercatore
Ricercatore
Dottoranda e
borsista INGV
Dottoranda e
borsista INGV
Assegnista
Post-Doc
Tecnologo
Pasquale Belviso
Tecnico
Enrica Marotta
Tecnico
Felice Giordano
Dottorando
Francesco Dell’Erba
Antonella
Bertagnini
Patrizia Landi
Mauro Rosi
Massimo Pompilio
Alessio Di Roberto
Claudia D’Oriano
Marco Pistolesi
Federica Schiavi
Antonio Paonita
Andrea Rizzo
Assegnista
Post-Doc
Primo ricercatore
Primo ricercatore
Professore
ordinario,
associato INGV
Primo ricercatore
Dottorando-UNIBO
Borsista
Dottorando
Dottoranda
Ricercatore
Tecnologo
isotopica
Napoli
5
Napoli
Napoli
Napoli
Napoli
3
3
3
2
Napoli
11
Napoli
11
Napoli
11
Napoli
11
Napoli
11
Napoli
8
Napoli
11
Vulcanologia
Napoli
11
Vulcanologia
Pisa
1
Vulcanologia
Vulcanologia
Pisa
Pisa
2
1
Vulcanologia
Vulcanologia
Vulcanologia
Geochimica
Geochimica
Pisa
Pisa
Pisa
Pisa
Pavia
Palermo
Palermo
6
2
2
2
1
2
1
Geochimica
isotopica
isotopica
Petrologia Sperimentale,
Vulcanologia
Tecniche strumentali e
analitiche
Tecniche strumentali e
analitiche
Preparazione e
catalogazione campioni,
Modellazioni analogiche
isotopica
154
SF11 “Laboratori di geochimica dei fluidi”
Responsabile: S.Inguagiato
155
156
Introduzione:
I laboratori geochimici supportano tutte le attività di ricerca e sorveglianza discreta
effettuate nelle aree vulcaniche e sismiche italiane, per cui rappresenta un punto di
riferimento indispensabile per i progetti di sorveglianza geochimica e per le ricerche
di base all’interno dell’ INGV nonché per i progetti esterni (EC, convenzioni regionali,
etc…).
L’attività che l’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia svolge nell’ambito della
geochimica dei fluidi è articolata principalmente in tre settori di intervento:
•
•
•
Geochimica dei fluidi in aree vulcaniche;
Geochimica dei fluidi in aree sismiche;
Geochimica dei fluidi ambientale.
Il laboratori di geochimica dei fluidi supportano inoltre il continuo sviluppo di nuove
strumentazioni e di nuove metodologie analitiche per alimentare l’innovazione
tecnologica che è alla base della crescita scientifica dei ricercatori e della ricerca
applicata ai sistemi naturali:
•
•
Sviluppo di nuove strumentazioni
Sviluppo di nuove metodologie
La geochimica dei fluidi in aree vulcaniche comprende tutte quelle attività che
attraverso misure geochimiche (chimica , isotopi, flussi di massa, ecc), concorrono a
porre in relazione, in una data area, le variazioni osservate nei parametri geochimici
controllati con l’attività vulcanica. Tutte le informazioni acquisite contribuiscono alla
formulazione di un modello geochimico all’interno del quale le variazioni chimiche ed
isotopiche osservate vengono interpretate. Le aree vulcaniche normalmente tenute
sotto controllo sono quelle attive dove sono avvenute eruzioni in tempi storici (Etna,
Vulcano, Stromboli, Panarea, Vesuvio, Campi Flegrei, Pantelleria, Ischia, Colli Albani).
La geochimica dei fluidi in aree sismicamente attive comprende tutte quelle
attività che hanno come obiettivo la formulazione di modelli geochimici e/o
multidisciplinari che, in relazione all’origine ed alla circolazione dei fluidi, siano in
grado di correlare variazioni pre-, sin-, e post- sismiche di parametri geochimici con
una sequenza sismica osservata o con la presenza di faglie sismogenetiche attivate di
recente o quiescenti.
La geochimica dei fluidi ambientale permette di effettuare valutazione di impatto
ambientale rispetto a fonti di inquinamento originate sia da attività antropiche che da
quelle naturali (vulcani, emissioni gassose industriali ecc,).
Per i motivi suddetti lo sviluppo dei laboratori di geochimica dei fluidi ha rivestito e
riveste un carattere strategico ai fini dell’attività di monitoraggio e ricerca all’interno
dell’ente.
L’incremento della capacità operativa dei laboratori geochimici è funzione dello
sviluppo dei programmi di sorveglianza e di ricerca, così che, tutte le attività
scientifiche che saranno sviluppate nei campi d’interesse sopraelencati, dovranno
essere supportate dai laboratori.
Per tradizione culturale e strumentazioni analitiche già in dotazione, la sezione di
Palermo dell’INGV è la struttura centrale per le attività geochimiche e rappresenta il
punto di riferimento dei laboratori geochimici dell’INGV .
A causa della complessità dei laboratori geochimici e tecnologici e per le necessarie
competenze occorrenti, nel 2001 è stata istituita l’Unità Funzionale “Laboratori
Geochimici e Tecnologici” presso la sezione di Palermo dell’INGV al fine di migliorare
l’uso di queste strumentazioni.
157
L’esperienza maturata nell’INGV alla fine del primo triennio ha portato ad una
riorganizzazione in TTC delle attività istituzionali svolte all’interno dell’ente.
Nell’ambito di questa riorganizzazione sono state individuate tre sezioni che svolgono
attività scientifica e di servizio nel campo della geochimica dei fluidi e che sono dotati
di laboratori geochimici.
Le sezioni interessate sono: Palermo, Napoli e Roma.
La creazione di una TTC Laboratori Geochimica dei Fluidi si pone come obiettivo
primario la razionalizzazione delle spese e delle “grandi” strumentazioni analitiche al
fine di ottimizzare i fondi dell’Istituto puntando così verso un aumento dei parametri
indagati con la migliore qualità analitica possibile.
La nascita di un laboratorio di geochimica dei fluidi coordinato fra le sezioni di
Palermo, Napoli e Roma pone inoltre degli obiettivi strategici da perseguire
rapidamente:
• Intercalibrazione tra i laboratori INGV (con particolare riferimento a chimica
gas e acque);
• Confronto procedure analitiche;
Inoltre, per la crescita tecnologico-scientifica delle persone (tecnologi, ricercatori e
tecnici) operanti all’interno di questa struttura occorre effettuare dei Corsi di
formazione del personale di alta qualificazione da svolgersi sia presso ditte
costruttrici che presso laboratori italiani e stranieri in funzione delle esigenze
analitiche.
Per quanto concerne invece i laboratori isotopici è auspicabile una intercalibrazione
dei laboratori isotopici INGV con laboratori stranieri qualificati e la nascita di una rete
di laboratori patners dell’INGV: δ15N, Idrocarburi, δD, δ18O, 3He/4He che favorisca la
crescita e lo sviluppo tecnico-scientifico dei laboratori e del personale operante al suo
interno.
Stato dell’arte delle iniziative in corso nell’ente nell’ambito dell’argomento del
TTC
A) Stato dell’arte dei Laboratori geochimici INGV-Palermo
1. Laboratori analitici
2. Laboratori tecnologici.
A1. Laboratori analitici.
I laboratori analitici della sezione, sia chimici che isotopici, sono stati sviluppati in
funzione dei parametri che devono essere determinati nell’ambito delle attività
istituzionali dell’INGV.
Sinteticamente i laboratori possono essere classificati nelle seguenti categorie
generali:
A1.1 Laboratorio chimico per analisi acque
A1.2 Laboratorio chimico per analisi gas
A1.3 Laboratorio chimico per la determinazioni degli elementi in traccia
A1.4 Laboratorio isotopico per analisi isotopi stabili (C, O, H, etc)
A1.5 Laboratorio isotopico per analisi isotopi gas nobili (3He/4He, 20Ne/22Ne,
21
Ne/22Ne, 36Ar/40Ar ).
A1.6 Laboratorio di spettroscopia
A1.7 Laboratorio Geochimica dei Fluidi in Materiali Solidi
A1.8 Laboratorio di Gas-Massa
A1.1 Laboratorio chimico per analisi acque – Responsabile: Dr. Marcello Liotta
158
Questo laboratorio è dotato un Dionex (DX120) e un Metrohm in configurazione doppia
per la determinazioni dei costituenti chimici maggiori disciolti nella acque (anioni e
cationi). Un altro cromatografo liquido della Dionex è dedicato alla sperimentazione al
fine di mettere a punto nuove metodiche atte a migliorare sia la qualità che il numero di
parametri chimici determinati nelle acque naturali e nei condensati fumarolici.
Laboratorio acque per via umida: Titolatore automatico, elettrodi specifici per la
determinazione di F, Cl, H2S.
Spettrofotometro doppio raggio per la determinazione di SiO2, B, CN, NH4.
A1.2 Laboratorio chimico per analisi gas – Responsabile: Dr. Mauro Martelli
Il laboratorio è equipaggiato con tre gas-cromatografi da banco e due gas-cromatografi
portatili. Questi ultimi sono utili per potere intervenire rapidamente durante le crisi
vulcaniche e acquisire direttamente sul campo i dati necessari ad una prima valutazione
dello stato di attività vulcanica. I parametri analizzati sono He, H2, O2, N2, Ar, CO, CH4,
CO2.
Per soddisfare i piani di sviluppo delle strumentazioni portatili in dotazione all’istituto è
stata iniziata una sperimentazione su gas cromatografi portatili di nuova generazione.
A1.3 Laboratorio chimico per la determinazioni degli elementi in tracce –
Responsabile: Dr. Francesco Sortino
La determinazione degli elementi in tracce nei fluidi naturali è di fondamentale
importanza nello studio dei processi di interazione acqua-roccia. Negli ultimi anni la
sezione di Palermo è stata impegnata nello studio dei processi di interazione acquaroccia ed ha avuto la necessità di confrontarsi con le metodologie disponibili sul mercato.
Inoltre negli ultimi anni sono stati attivati progetti di ricerca promuovendo collaborazioni
scientifiche con istituzioni straniere dotate di strumentazioni adatte allo scopo o
utilizzando laboratori di analisi specialistici per l’effettuazione di analisi di elementi in
tracce. Ad oggi il laboratorio INGV è provvisto di uno spettrofotometro di assorbimento
atomico accoppiato con un FIAS che permette la determinazione di alcuni elementi come
l’Arsenico, il Selenio etc. L’incremento delle reti osservative in Sicilia e la partecipazione
a progetti regionali incentrati sulla caratterizzazione delle acque sotterranee ha
determinato un aumento del carico analitico nel laboratorio e la richiesta di analisi di
diversi elementi in traccia. Da qui la necessità di dotarsi di apparecchiature atte alla
determinazione di numerosi elementi in traccia con metodologie rapide e di alta
precisione. Per far fronte a questo impegno l’istituto si è dotato nel 2004 di un ICPMassa e di un ICP- ottico.
A1.4 Laboratorio isotopico per analisi isotopi stabili – Responsabile: Dr. Giorgio
Capasso
Il laboratorio “isotopi stabili” durante il triennio 2001-2003 è stato potenziato con
l’acquisto di alcuni sistemi automatici di preparazione e spettrometri di massa per la
determinazione della composizione isotopica.
In particolare il laboratorio isotopi stabili consta di:
-1 spettrometro di massa Finnigan Delta Plus equipaggiato con Multiport
-1 spettrometro di massa Finnigan Delta XP equipaggiato con autocampionatore per
liquidi e gas GC PAL e due periferiche:
TC/EA per la determinazione on-line della composizione isotopica dell’idrogeno e
dell’ossigeno nei campioni di acqua;
GC/TC e GC/C per la separazione di componenti nelle miscele gassose e la
determinazioni dei rapporti isotopici 13C/12C in CO2 ed idrocarburi gassosi leggeri (C1-C5),
D/H in metano, 15N/14N in azoto molecolare (N2).
159
1 spettrometro di massa AP 2003 per la misura della composizione isotopica del carbonio
e dell’ossigeno in campioni gassosi di CO2.
1 modulo automatico di preparazione per la determinazione della composizione isotopica
dell’idrogeno e dell’ossigeno nei campioni di acqua;
1 modulo automatico di preparazione per la determinazione della composizione isotopica
carbonio disciolto (d13CTDIC) in campioni di acqua;
1 campionatore sequanziale X-Y Gilson XL 222.
A1.5 Laboratorio isotopico per analisi isotopi gas nobili – Responsabile: Dr.
Andrea Rizzo
In considerazione della bassa solubilità e della non reattività dell’He la determinazione
della sua composizione isotopica permette di avere utili indicazioni sulla origine dei fluidi.
Il laboratorio gas nobili consta di:
n.1 spettrometro di massa VG5400 per l'analisi isotopica dell'elio con relativa linea di
purificazione per la preparazione dei campioni dotata di gruppo di pompaggio;
n.1 sistema di frantumazione cristalli dotato di linea di purificazione e sistema di
pompaggio autonomo;
n.1 fornetto per la fusione di campioni solidi con relativa linea di purificazione e sistema
di pompaggio integrato;
n.3 quadrupoli collegati ad altrettante linee di purificazione;
n.1 frantumatore campioni di roccia e relativo sistema di setacci.
Nel laboratorio dei gas nobili, tra le varie strumentazioni, è stato da poco installato uno
spettrometro di massa per la misura dei rapporti isotopici dell'argon (Argus). Tale
strumento, di ultimissima concezione, è attualmente l'unico spettrometro al mondo in
grado di effettuare la misura e quindi la determinazione simultanea di tutte e 5 le masse
dell'argon (36, 37, 38, 39 e 40). Ciò implica errori analitici molto più bassi rispetto alle
misure non simultanee effettuate con gli altri strumenti e quindi un'accuratezza
maggiore del dato. Da un punto di vista scientifico la misura di tutti gli isotopi dell'argon
apre le porte a campi di applicazione molto vasti, dall'identificazione di processi
di degassamento magmatico alla datazione cronologica attraverso la produzione di alcuni
isotopi di tale elemento dal decadimento radioattivo di isotopi instabili (es. potassio).
A1.6 Laboratorio di spettroscopia - Responsabile: Dr. Cinzia Federico
Negli ultimi anni le eruzioni vulcaniche avvenute in Italia hanno posto l’attenzione
sulla necessità di eseguire misure telemetriche sui plumes vulcanici. Diversi gruppi di
ricerca all’interno dell’INGV si sono adoperati in questa direzione per eseguire queste
misure e monitorare l’attività vulcanica. Inoltre, recentemente, sono state sviluppate
nuove tecnologie spettroscopiche che permettono di eseguire queste misure con costi
relativamente inferiori rispetto al passato (DOAS, Imaging DOAS, MiniMAX-DOAS).
Sulla base delle indicazioni provenienti dalla comunità scientifica italiana e straniera
risulta indispensabile sviluppare questo settore in maniera più incisiva. A tal proposito si
è ritenuto necessario attivare un laboratorio di spettroscopia che supporti la ricerca
tecnologica in questo campo e che permetta di avere entro il prossimo triennio gli
strumenti necessari per la misura e soprattutto l’elaborazione e la modellizazione dei
plumes vulcanici.
Per ottimizzare gli sforzi dei ricercatori in questo campo sono state attivate
collaborazioni con i centri di ricerca universitari europei che supportano e sviluppano
queste metodologie spettroscopiche. In particolare sono state iniziate collaborazioni con
l’Università di Cambridge (UK), l’Università di Heidemberg (D) e l’Università di Montreal
(CA).
160
A1.7 Laboratorio Geochimica dei Fluidi in Materiali Solidi- Responsabile: Dr. A.
Paonita
Un recente tema di sviluppo dei laboratori presso la Sezione di Palermo riguarda lo
studio dei gas contenuti in materiali solidi, ed in particolare, la microanalisi quantitativa
di inclusioni fluide e gas disciolti in prodotti naturali e sintetici (rocce ignee, cristalli e
vetri). Diversi studi e ricerche mirate hanno già dimostrato, infatti, l’enorme mole di
informazioni ottenibili da tali analisi, inerenti l’evoluzione dei magmi, la loro dinamica, le
caratteristiche geochimiche dei materiali-sorgente, nonché informazioni sul
degassamento a larga scala. La recente letteratura prodotta dalla Sezione di Palermo
testimonia anche il rilevante impatto di tali misure nella valutazione dello stato di attività
di un sistema vulcanico e dunque le importanti ricadute in termini di Protezione Civile.
Lo stato attuale di sviluppo del Laboratorio vede la presenza di due linee di estrazione e
purificazione ad ultra alto vuoto (UHV). La prima è costituita da un forno in linea UHV, in
grado di fondere cristalli e vetri silicatici in condizioni di temperatura controllata con
precisione di ±2°C. La seconda linea dispone invece di un sistema di crushing con
sistema a pressa idraulica, in grado di ottenere pressioni fino ad oltre 200 bar,
progettata per estrarre le aliquote di gas fisicamente intrappolate in materiali solidi (vetri
e cristalli sintetici o naturali). Entrambe le linee sono dotate di sistemi di purificazione
(trappole a carbone attivo, pompe getter e pompa criogenica), e Spettrometri di Massa a
Quadrupolo (Transpector 100) per l’analisi quantitativa delle principali masse (CO2, N2 e
gas nobili). La calibrazione effettuata sulle linee consente misure quantitative di
concentrazione di questi volatili nei materiali solidi analizzati. Le linee sono infine
collegate ad uno Spettrometro di Massa (VG5400) per la misura della composizione
isotopica di He e Ne nelle aliquote di gas estratto. Un’ulteriore Spettrometro di Massa,
attualmente in fase di istallazione, sarà collegato al sistema già esistente e consentirà la
misura della composizione isotopica dell’Argon.
Il laboratorio è corredato da specifica strumentazione di supporto per la macinazione
delle rocce, nonché per la setacciatura in dimensioni omogenee della polvere prodotta al
fine di estrarre i cristalli (tipicamente olivine e pirosseni) per l’analisi della inclusioni
fluide tramite la suddetta strumentazione. La separazione degli stessi cristalli dal resto
del macinato è attualmente eseguita manualmente in microscopia ottica.
Oltre all’analisi di prodotti naturali, la strumentazione consente la misura dei gas disciolti
in vetri sintetici provenienti da esperimenti condotti in condizioni controllate di T, P e
composizione della fase solida e fluida. Ciò ha già consentito l’acquisizione di dati
termodinamici inerenti la solubilità di gas nobili in materiali silicatici rappresentativi dei
magmi, ed è attualmente oggetto di collaborazione con il laboratorio di alte P-T della
sede INGV di Roma 1. La preparazione di campioni di materiali silicatici in presenza di
aliquote note di gas nobili deve essere spesso condotta in condizioni di atmosfera
controllata, per evitare contaminazioni atmosferiche. A tal scopo, il laboratorio è anche
dotato di una dry-box e di appositi sistemi di saldatura per realizzare capsule a tenuta,
che vengono poi inviate a Roma per gli esperimenti ad alta P-T. Le stesse capsule sono
poi rispedite a Palermo per le analisi di cui sopra.
L’indagine su svariati materiali, anche sintetici, estende l’utilizzo di tali apparecchiature
anche oltre l’aspetto geologico. Infatti, la valutazione delle aliquote di gas che possono
essere allocate in un reticolo cristallino o in un vetro amorfo, così come la capacità dei
volatili di diffondere nel materiale, offrono parecchie informazioni sulla struttura dello
stesso, con interessanti ricadute per la scienza e l’ingegneria dei materiali. Tra i
numerosi aspetti pratici di interesse tecnologico e commerciale investiti da questo tipo di
ricerche, sono anche da includere il degassaggio e le prove di tenuta per linee da vuoto,
così come i processi di separazione di miscele gassose. Le tecniche di dopaggio dei
materiali, che indubbiamente coinvolgono svariatissimi aspetti industriali d’indiscutibile
161
rilevanza commerciale, devono tenere in considerazione gli studi su solubilità,
permeazione e diffusione anche di specie volatili. I meccanismi di formazione di bolle ed
inclusioni gassose, così come le tecniche per prevenirle, sono un aspetto chiave nella
manifattura di vetri e ceramiche, sottolineando in ultimo l’ampio spettro di applicazioni
scientifico-tecniche e commerciali di questo tipo di strumentazione.
A1.8 Laboratorio di Gas-Massa - Responsabile: Dr. Cinzia Federico
Nell’ultimo triennio è stata attivata una linea di ricerca focalizzata sulla composizione
chimica ed isotopica degli idrocarburi alifatici e aromatici. La concentrazione relativa di
questi composti fornisce utili informazioni sulle condizioni termodinamiche (P, T) dei
sistemi naturali profondi che alimentano i fluidi vulcanici. A tale scopo sono state
sviluppate tecniche appropriate per il campionamento e l’analisi. Le analisi sono state
effettuate con un Gas-Massa GC-17A della SHIMADZU. Accoppiando la composizione
chimica con la relativa composizione isotopica si moltiplicano le informazioni sul sistema
naturale in oggetto e si individuano anche le origini ed i processi subiti dai fluidi profondi
durante la risalita verso la superficie (Grassa et al.,2004).
A2. Laboratori tecnologici
I laboratori tecnologici concorrono alla realizzazione ed allo sviluppo delle
strumentazioni di laboratorio e di campagna. Sinteticamente i laboratori tecnologici
possono essere così suddivisi:
Laboratorio elettronico
Laboratorio meccanico
Laboratorio informatico
A2.1 Laboratorio elettronico- Responsabile: Giudice Gaetano
L’INGV, attraverso le sue sezioni, si occupa di tematiche inerenti la ricerca e la
sorveglianza che necessitano di un forte supporto tecnologico. In molti casi, tale
supporto non può essere assicurato da partners esterni. Le reti di monitoraggio dei
parametri geochimici, ad esempio, richiedono uno sviluppo continuo ed interventi di
manutenzione che difficilmente possono essere sostenuti da organizzazioni esterne
all’ente per gli elevati costi (legati alla unicità di gran parte delle strumentazioni
impiegate), per le tempistiche di intervento e per le conoscenze di base richieste.
La Sezione di Palermo dell’INGV si occupa in modo preponderante di queste tematiche;
essa dispone di un laboratorio di elettronica che è stato creato nel 1988 con l’obiettivo di
supportare la rete Vulcano per il monitoraggio dei parametri geochimici nelle aree
fumaroliche dell’isola. Il laboratorio che inizialmente prevedeva la presenza di un solo
tecnico ed sole tre stazioni di monitoraggio, oggi supporta oltre 25 installazioni fisse per
il monitoraggio delle falde, dei gas dei suoli e delle aree fumaroliche suddivise in quattro
reti di monitoraggio installate nelle aree Vulcano, Etna, Piemonte e Stromboli ed altre
stazioni mobili che vengono impiegate nella ricerca. Negli anni a venire il numero delle
installazioni fisse e mobili sarà destinato a crescere e ciò potrà avvenire soltanto
potenziando in modo consistente le strutture a supporto di tale attività.
A2.2 Laboratorio meccanico - Responsabile: Giuseppe Riccobono
L’INGV, attraverso le sue sezioni, si occupa di tematiche inerenti la ricerca e la
sorveglianza che necessitano di un forte supporto tecnologico. In molti casi, tale
supporto non può essere assicurato da partners esterni. Gli strumenti che sono nei vari
laboratori dell’istituto richiedono uno sviluppo continuo ed interventi di manutenzione
che difficilmente possono essere sostenuti da organizzazioni esterne all’ente per gli
elevati costi (legati alla unicità di gran parte delle strumentazioni impiegate), e per le
tempistiche di intervento oltre che per l’alta professionalità richiesta.
162
La Sezione di Palermo dell’INGV si occupa in modo preponderante di queste tematiche;
essa dispone di un laboratorio di meccanica che è stato creato nel 2000 con l’obiettivo di
supportare le esigenze dell’istituto. Il laboratorio che inizialmente prevedeva la presenza
di un solo tecnico ed alcune macchine utensili quali tornio, fresatrice, trapano, impianto
di saldatura Tig , oggi realizza la sensoristica per il monitoraggio delle falde, dei gas dei
suoli e delle aree fumaroliche suddivise in quattro reti di monitoraggio installate nelle
aree Vulcano, Etna, Piemonte e Stromboli ed altre stazioni mobili che vengono impiegate
nella ricerca. Negli anni a venire il numero delle installazioni fisse e mobili sarà destinato
a crescere e di conseguenza si realizzeranno delle nuove apparecchiature per analisi
particolari a tecnologia avanzata (quali linee a vuoto per purificazione dei campioni ,
linee di alto ed ultra vuoto per analisi con quadrupolo) che ciò potrà avvenire soltanto
potenziando in modo consistente le strutture a supporto di tale attività.
A2.3 Laboratorio informatico- Responsabile: Ester Gagliano
Il laboratorio è dotato di 3 postazioni dell'ultima generazione, equipaggiate con sistemi
operativi Windows 2000 ed XP Professional, uno scanner, uno scanner di diapositive e
una tavoletta grafica formato A3. I PC sono collegati alla rete locale e permettono il
collegamento con Internet.
Il laboratorio è dotato anche di stampanti laser collegate in rete e di un plotter a colori
formato A0.
L’ultimo acquisto è un sistema di masterizzazione standalone con collegamento al PC per
la duplicazione di CD/DVD di dati e immagini.
I PC sono forniti di software per l’elaborazione e la restituzione grafica dei dati (Grapher,
Surfer, Corel, Autocad).
Sviluppo metodologie:
I laboratori geochimici svolgono un ruolo fondamentale nella crescita dei settori di studio
nel campo delle scienze della terra poiché risultano trainanti nella scelta della ricerca di
nuovi parametri. A tale scopo i laboratorio geochimico si propone di mettere a punto
nuove metodologie analitiche ed inoltre si pone come patner scientifico delle ditte
costruttrici di strumentazioni sofisticate per la realizzazione di prototipi utili alle ricerche
in corso. In questa maniera si mantiene alto il livello scientifico dei parametri analizzati
sia in termini di numero che di qualità dei dati.
Negli ultimi anni il laboratorio è stato impegnato nelle ricerche volte a evidenziare e
quantificare i processi interazione gas-acqua nei sistemi naturali con particolare
riferimento agli apparati vulcanici. A tale scopo sono state ideate e testate numerose
metodologie per la determinazione del contenuto dei gas disciolti (Capasso &
Inguaggiato, 1998) nelle acque naturali e della loro relativa composizione isotopica
(Inguaggiato & Rizzo2004; Favara et al. 2000, Capasso et al. 2004).
Sviluppo strumentazioni:
Lo spettrometro di massa VG5400 per l'analisi isotopica dell’elio è stato dotato di una
nuova elettronica (prototipo unico al mondo) per la gestione analitica del sistema ad alta
risoluzione nata dalla collaborazione con la GV Instruments e realizzata esclusivamente
per le caratteristiche specifiche del sistema esistente. Allo strumento è connessa una
linea di purificazione per la preparazione dei campioni di gas dotata di sistema di
introduzione, gruppo di pompaggio (pompa ionica, rotativa e turbomolecolare), trappole
per l’adsorbimento selettivo delle specie gassose presenti nella miscela (esclusi elio,
neon ed argon), quadrupolo per la verifica delle masse presenti al termine della
purificazione e misuratori da vuoto;
n.1 trappola criogenica, dotata di relativo compressore per la liquefazione dell’elio e
termoregolatore, per l’adsorbimento selettivo di elio e neon;
Allo strumento per le analisi isotopiche dell’elio è stato connesso:
163
a) un sistema di frantumazione cristalli dotato di una sua linea di purificazione, simile a
quella descritta per lo spettrometro di massa;
b) un fornetto per la fusione di campioni solidi con relativa linea di purificazione e
sistema di pompaggio integrato e quadrupolo per il monitoraggio delle masse rilasciate;
c) frantumatore campioni di roccia e relativo sistema di setacci per la preparazione dei
minerali da introdurre nel sistema di frantumazione.
Questi ultimi strumenti sono dei prototipi a tutti gli effetti realizzati in collaborazione tra
la Sezione di Palermo e due ditte esterne secondo un progetto sviluppato interamente da
personale specializzato dell’Istituto.
B) Stato dell’arte dei Laboratori geochimici INGV-OV
Il Laboratorio dell'UF di Geochimica dei Fluidi (OV-INGV) è in grado di produrre analisi
chimiche ed isotopiche per quanto concerne gas e condensati fumarolici, gas disciolti e
acque.
B1. Laboratorio Isotopico
Spettrometro di massa
Il sistema GC-MS configurato per analisi isotopiche del carbonio, ossigeno e idrogeno su
campioni di gas, liquidi e carbonati è composto dai seguenti elementi:
Finnigan Delta plus XP spettrometro di massa per misure delle abbondanze
relative di 13C, 18O, D, 15N e 34S costituito da: sorgente ionica, sistema di vuoto, ottica
ionica, triplo collettore, computer + software di gestione;
collettore H/D per analisi di deuterio;
sistema gascromatografico e di introduzione Gasbench II;
autocampionatore per gas PAL-GC.
Il sistema è dedicato alla determinazione delle seguenti abbondanze isotopiche:
13
C e 18O su campioni di carbonato e precipitato (TDIC);
13
C e 18O (CO2) su campioni di gas;
18
O su campioni di acque e condensati;
2
H su campioni di acque e condensati;
la potenzialità analitica è di 80 determinazioni al giorno.
Sviluppi futuri riguarderanno la messa a punto di una routine analitica per la
determinazione delle abbondanze relative del 15N.
B2. Laboratorio analisi gas
Gascromatografo Agilent Technologies serie 6890:
predisposto per l'utilizzo di colonne impaccate e/o capillari, provvisto di due rilevatori
TCD, destinato ad analisi di gas residui su soda e gas liberi (Ar, O2, N2, CH4, He e H2).
Gascromatografo HP serie 6890:
predisposto per l'utilizzo di colonne impaccate e/o capillari, provvisto di due rilevatori
TCD, destinato ad analisi di gas disciolti nelle acque e di gas liberi (CO2, CH4, Ar, O2 e N2)
Gascromatografo DANI mod 86.10:
Provvisto di detector per gas riducenti Trace Analytical RDG2, di rilevatore TCD e FID.
Destinato ad analisi di CO e H2.
B3. Laboratorio geochimica acque
Cromatografo Ionico Dionex DX500:
provvisto di detector elettrochimico ED40, pompa isocratica IP25, modulo cromatografico
LC20, autocampionatore AS40, soppressore A/C-SRS Ultra. Dedicato alle analisi degli
elementi maggiori (anioni e cationi) in fase liquida.
164
Titolatore automatico Metrohm 716 DMS Titrino:
destinato ad analisi del CO2 in campioni di soda, a determinazioni dell'alcalinità, e
determinazioni potenziometriche (Cl, F, NH4).
Cercafughe Alcatel ASM142:
spettrometro funzionate in modalità statica o sniffer, tarato su massa 4, utilizzato per la
determinazione dell'He in gas disciolti nelle acque e in gas liberi.
C) Stato dell’arte dei Laboratori geochimici INGV-Roma 1
C1. Laboratorio Geochimica Acque
- cromatografia ionica HPLC DIONEX™ (Ca, Mg, Na, K, Sr, NH4, Li, SO4, Cl, - NO3, F,
etc…);
- elettrochimica iono-selettiva ORION™ (NH4, CO2, Cl, H2S) ;
- titolazione da campo (HCO3, H2S, NH4, Cl, SiO2);
- filtrazione (millipore da 1 L, da 2 l, e filtri piccoli) campionamento e acidificazione (dispositivi di campionamenti fluidi, gas disciolti e fluidi fumarolici);
- spettro-fotometria da laboratorio per analisi di SiO2, metalli etc… (METROHOM™);
- spettro-fotometria da campo per analisi di SiO2, metalli etc… (Mod. Lasa 20,
DRLANGE™);
- voltmetria, e chimico-fisica nei fluidi e al suolo (temperatura, pH, Eh, conduttanza
elettrica, flusso di calore);
C2. Laboratorio Geochimica gas
- gas cromatografia portatile CHROMPACK™ per misure di concentrazione e flusso (2
colonne: Molsieve e Poraplot per misure di CO2, CH4, Ar, N2, O2, Ne, idrocarburi leggeri,
etc…);
- gas cromatografia da banco PERKIN ELMER™, dotato di sistema feed per misure di
concentrazione (2 colonne: CO2, CH4, Ar, N2, O2, H2, He, CO, Ne, idrocarburi leggeri,
etc…);
- spettrometria di massa-cercafughe He (Mod. ASM 100 HDS, ALCATEL™) per
misura discreta e continua di He totale in fasi fluide;
- scatole di flusso modello prototipo INGV-LGF-RM1 da accoppiare a gas cromatografo
portatile,
- Infrared spectrometer per CO2 (Mod. 800 LICOR™);
C3. Laboratorio Geochimica Radionuclidi
- misuratori in campo ed in laboratorio di radionuclidi e in special modo 222Rn,
220
Rn e figli radiogenici catene U-Th (Po, Bi, etc…), tramite metodi alfa-counting (EDA
Instruments™) e spettrometria gamma (prototipi INGV Roma 1-DINCE e schede
multicanale ORTEC™ sia da laboratorio che portatile);
- 1 strumento da campo 222Rn, 220Rn suoli (Mod. RAD7 DURRIDGE™);
- 2 valigette prototipo INGV Roma 1-DINCE per degassamento fluidi con 222Rn,
220
Rn suoli;
- Strumento portatile misura radon con metodologia scintillazione alfa (RD200,
RU 200 tipo Pylon);
- 100 misuratori-canestri a carboni attivi per misure radon acque e Rn-indoor ,
prototipo INGV Roma 1 –DINCE.
D) Spese ordinarie
Spese di manutenzione ordinaria per anno dei laboratori esistenti considerando come
anno di riferimento il 2004. Le spese includono materiale di consumo ed accessori vari
( gas carriers, azoto liquido, provette, tappi, flaconi in plastica, riparazione e
manutenzione accessori come pompe da vuoto, filamenti, elettrodi vari, colonne,
165
campionatori, siringhe, fiale, manometri, interventi tecnici, filtri, reagenti, cartucce
acqua millipore, soppressori,
INGV-PA
INGV-PA
INGV-PA
INGV-PA
INGV-PA
INGV-PA
INGV-PA
INGV-PA
INGV-PA
INGV-PA
INGV-PA
INGV-OV
INGV-RM1
•
•
1.1 Laboratorio chimico per analisi acque
60000 € + IVA
1.2 Laboratorio chimico per analisi gas
10000 € + IVA
1.3 Laboratorio chimico elementi in traccia
30000 € + IVA
1.4 Laboratorio isotopico isotopi stabili
30000 € + IVA
1.5 Laboratorio isotopico isotopi gas nobili
30000 € + IVA
1.6
Laboratorio di spettroscopia
6000 € + IVA
1.7
Laboratorio Geochimica dei Fluidi in Materiali Solidi 10000 € + IVA
1.8
Laboratorio di Gas-Massa
10000 € + IVA
2.1
Laboratorio Elettronico
10000 € + IVA
2.2
Laboratorio Meccanico
6000 € + IVA
2.3
Laboratorio Informatico
5000 € + IVA
OV-1 Laboratorio Geochimica Fluidi
45000 € + IVA
RM-1 Laboratorio Geochimica Fluidi
30000 € + IVA
Totale INGV-PA
207000 € + IVA
Totale INGV-OV
45000 € + IVA
Totale INGV-Roma1
30000 € + IVA
Realizzazione delle procedure di intercalibrazione con laboratori italiani e stranieri
Partecipazione a corsi di formazione di alta qualificazione del personale 35000 €
+ IVA.
Nelle spese ordinarie di gestione e mantenimento dei laboratori non sono state inserite le
spese relative al personale. Il lavoro di sorveglianza e ricerca eseguito dal personale di
laboratorio si avvale infatti di personale non di ruolo che incide per il 40 % della forza
lavoro totale.
Riepilogo mesi/uomo
SF_Laboratori Geochimici
Badalamenti
Brusca
Calderone
Candela
Capasso
DiGangi
Diliberto
6
1
6
2
6
6
1
Favara
Federico
Francofonte T.
Francofonte V.
Giudice
Grassa
Inguaggiato
Italiano
Longo
Madonia
Maugeri
Paonita
Pecoraino
Riccobono
Rizzo
2
2
10
8
4
6
7
2
2
1
3
2
1
9
7
Chiodini
Moretti
Avino
Caliro
Granieri
Quattrocchi
F.
Galli G.
Voltattorni N.
Cinti D.
Pizzino L.
1
2
4
1
Totale m/u 8 INGV-OV
3
2
4
5
2
Totale m/u 16 INGV-Roma1
166
10
10
8
5
10
Romeo
Salerno
Sansone
Sortino
Volpicelli
Totale m/u 137 INGV-PA
Totale mesi/uomo SF_11 = 159
Personale necessario SF Laboratori di Geochimica dei Fluidi:
La realizzazione di questo progetto necessita di unita’ di personale tecnologo e tecnico
che sara’ istruito dal personale di ruolo ed affiancherà i tecnici e tecnologi gia’ operanti
nella sezione.
INGV-PA
INGV-OV
INGV-Roma1
N° 5 Tecnologi
N° 1 Tecnologo
N° 5 Tecnici
N° 2 Tecnici
N° 1 Tecnico
Proposte di iniziative coordinate da svilupparsi nel biennio 2005-2006, con
maggior dettaglio per il 2005.
Laboratorio INGV-PA
A1.1 Laboratorio chimico per analisi acque: L’incremento delle reti osservative in
Sicilia e la partecipazione a progetti regionali incentrati sulla caratterizzazione delle
acque sotterranee ha determinato un aumento del carico analitico nel laboratorio. Per far
fronte a questo aumento del numero di analisi effettuate occorre dotarsi di un altro
cromatografo liquido dotato di autocampionatore. Di seguito vengono riportati i costi per
l’upgrade dello strumento: A1.1 2005
A1.2 Laboratorio chimico per analisi gas: Nell’ambito dei progetti di ricerca e
sorveglianza sviluppati in aree sismiche e vulcaniche è emersa la necessità di dotarsi di
un quadrupolo per la determinazione dei contenuti di He a basse concentrazioni (ppb) sia
nei gas liberi che disciolti. Questo elemento non reattivo e caratterizzato da bassi
coefficienti di solubilità in acqua fornisce utili indicazioni sui processi di interazione gasacqua nei sistemi naturali. Di seguito vengono riportati i costi per l’upgrade dello
strumento: A1.2 2005
A1.4 Isotopi stabili: Le strumentazioni attualmente in uso presso il laboratorio
isotopi stabili della Sezione di Palermo consentono la misura dei rapporti isotopici di
Idrogeno, Carbonio, Ossigeno ed Azoto di alcune molecole gassose (CO2, CH4,
idrocarburi leggeri, N2 e composti dell’azoto) oltre che del rapporto D/H ed 18O/16O
dell’acqua e della composizione isotopica del Carbonio delle specie carbonatiche disciolte
nelle acque.
Nell’ambito delle strumentazioni in possesso del laboratorio, è possibile, un
miglioramento delle capacità analitiche e dei campi di indagine con un aggiornamento ed
una implementazione di uno degli spettrometri di massa a cui viene accoppiato un gascromatografo ed una periferica di preconcentrazione del campione gassoso da analizzare.
In tal modo sarà possibile misurare la composizione isotopica del CH4 e dei composti
gassosi dell’azoto in atmosfera e in manifestazioni esalative dove le bassissime
concentrazioni di tali gas non rendono possibile la misura con le metodologie
attualmente disponibili.
167
Questa implementazione strumentale aprirà nuovi settori di ricerca, non solo in campo
ambientale, ma anche nell’ambito della sorveglianza geochimica dell’attività vulcanica e
sismica.
Di seguito vengono riportati i costi per l’upgrade dello strumento: A1.4 2005
1.5
Laboratorio isotopico per analisi isotopi gas nobili –
Implementazione del sistema di purificazione per campioni di gas al fine di aumentare la
capacità analitica degli spettrometri di massa VG5400 ed ARGUS (isotopi argon). Questo
permetterà di far fronte all’aumento del carico analitico e snellirà notevolmente le
procedure di vuoto all’interno dei sistemi di introduzione migliorando l’efficienza dello
strumento. Di seguito vengono riportati i costi per l’upgrade dello strumento: A1.5 2005
1.6 Laboratorio di spettroscopia: Nell’ambito di una collaborazione internazionale
focalizzata sulla implementazione e ricerca di metodologie telemetriche su plume
vulcanici e ambientali per la misura di parametri chimici è previsto l’acquisto di un
“double UV-Scanner”. Questo strumento ci permetterà di effettuare misure telemetriche
sui pennacchi vulcanici e sarà dotato di un sistema di acquisizione e trasmissione dati in
remoto. In questa maniera avremo un sistema di telerilevamento facilmente
trasportabile da utilizzare da posizione fissa. Questo ci permetterà nell’eventualità di
aperture di nuove fratture eruttive di effettuare delle misure di gas vulcanici in continuo
sui diversi punti di emissioni di un singolo apparto vulcanico: fratture e bocche eruttive
ect. e di differenziarne i tassi di emissione. Di seguito vengono riportati i costi per
l’upgrade dello strumento: A1.6 2005
A2.1 Potenziamento del laboratorio elettronico per lo sviluppo delle reti e della
sensoristica
In accordo alle considerazioni riportate nella descrizione del laboratori viene presentato
un progetto di ampliamento ed ammodernamento del laboratorio di elettronica e
sensoristica della Sezione di Palermo dell’INGV. Il progetto prevede diverse aree di
intervento che riguardano il potenziamento delle strumentazioni per la progettazione e la
realizzazione delle reti di monitoraggio, oltre a quello delle strumentazioni per lo sviluppo
della sensoristica e delle metodologie per il monitoraggio di parametri geochimici. Il
progetto, inoltre, prevede l’acquisizione di due unità di personale e della strumentazione
di base relativa per l’ampliamento delle postazioni lavoro del laboratorio elettronico della
Sezione.
L’organizzazione del laboratorio prevede quindi la dotazione di attrezzature,
strumentazione ed utensili che garantiscano il montaggio delle schede elettroniche,
l’assemblaggio delle stazioni e la manutenzione in sede dei sistemi di monitoraggio.
Inoltre le due nuove unità di personale saranno di supporto per la realizzazione dei
prototipi di nuovi sensori, e per la relativa ingegnerizzazione.
Lo schema seguente illustra la dotazione necessaria per il potenziamento del laboratorio.
A2.2 Potenziamento del laboratorio meccanico per la realizzazione di sistemi da
ultravuoto
In accordo a tali considerazioni viene presentato un progetto di ampliamento ed
ammodernamento del laboratorio di meccanico della Sezione di Palermo dell’INGV. Il
progetto prevede il potenziamento delle strumentazioni per la progettazione e la
realizzazione di linee da vuoto , oltre a quello per lo sviluppo della rete per il
168
monitoraggio di parametri geochimici. Il progetto, inoltre, prevede l’acquisizione di una
unità di personale e della strumentazione di base relativa per l’ampliamento delle
postazioni lavoro del laboratorio meccanico della Sezione.
L’organizzazione del laboratorio prevede quindi la dotazione di attrezzature,
strumentazione ed utensili che garantiscano la progettazione e la realizzazione,
l’assemblaggio e la manutenzione di dei sistemi di ultravuoto. Di seguito vengono
riportati i costi per l’upgrade dello strumento: A2.2 2005
2.3 Sviluppi del Laboratorio informaticoSi prevede di implementare il laboratorio con l’acquisto di uno scanner formato A3 e di
una Stampante laser a colori formato A3. Inoltre è necessario acquisire due unità di
personale tecnico informatico per la gestione della rete intranet e del sito WEB.
ALLEGATO 2
Richiesta economica per supportare gli sviluppi descritti nel 2005
1.2 lab. Gas
Quadrupolo
Gas-cromatografo
30000€ + IVA
25000€ + IVA
TOTALE:
55.000 €+IVA
A1.4 lab. Isotopi stabili
Modulo di pompaggio differenziale sorgente/analizzatore
11.000 €+ IVA
Computer con upgrade del software ISODAT-NT
6.000 €+ IVA
Inlet valve, inlet heater, scheda di interfaccia PC/strumento
5.000 €+ IVA
Modulo PreCon
24.000 €+ IVA
Interfaccia GC/GP
23.000 €+ IVA
Adeguamento sicurezza e distribuzione gas ultrapuri in
laboratorio
5.000 €+ IVA
TOTALE:
89.000 €+IVA
A1.5 Laboratorio isotopico per analisi isotopi gas nobili
Implementazione del sistema di purificazione degli spettrometri di massa VG5400 ed
ARGUS (isotopi argon).
70.000 € + IVA
A1.6 lab. spectroscopia
Double UV-Scanner
Sistema di trasmissione
Sistema alimentazione e misura parametri ambientali
A2.1 Lab. elettronica
Stazioni saldanti standard
Stazioni saldanti aria (smd)
oscilloscopi
Analizzatori di stati logici
calibratori
generatori di segnale
tester
schede acquisizione dati
notebook
alimentatori
analizzatore di spettro
2
2
2
1
2
2
2
2
2
2
1
500
1000
5000
2000
1500
1800
250
2500
1500
700
4000
15000 € +IVA
3000 € + IVA
3000 € +IVA
TOTALE:
21.000 €+IVA
1
2
10
2
3
3
5
3
1
4
000.00
000.00
000.00
000.00
000.00
600.00
500.00
000.00
000.00
400.00
000.00
€
€
€
€
€
€
€
€
€
€
€
169
kit prototipazione schede
elettroniche
strumenti di misura:
1
2000
2 000.00 €
pH
Conducibilità
Temperatura
Pressione Atmosferica
Rh
anemometro
acqua nel suolo
materiale di consumo
camera termostatica
sistema per prove in pressione
tornio per micromeccanica
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
800
700
300
300
200
500
1500
10000
5000
5800
10000
800.00 €
700.00 €
300.00 €
300.00 €
200.00 €
500.00 €
1 500.00 €
10 000.00 €
5 000.00 €
5 800.00 €
10 000.00 €
72.600 €+IVA
TOTALE:
A2.2 lab. meccanico
Attrezzatura ed utensileria
Pallinatrice-Sabbiatrice
Forno ad atmosfera controllata
Impianto per lavaggio pezzi
Materiale di consumo
Mobilio di arredamento
Stazione informatica di progettazione
Strumento cercafughe per
collaudo pezzi
TOTALE: 90.000 €+IVA
1
1
1
1
1
1
1
8.000
8.000
15.000
10000
10000
5000
4.000
8.000
8.000
15.000
10.000
10.000
5.000
4.000
1
30000
30000
TOTALE:
1000 € + IVA
1000 € + IVA
10000 € + IVA
12.000 €+IVA
A2.3 2005 Laboratorio informatico
Scanner formato A3
Stampante laser a colori formato A3
Software
Sviluppi del Laboratorio geochimico OVB1. Sviluppi futuri riguarderanno la messa a punto di una routine analitica per la
determinazione delle abbondanze relative del 15N in campioni di gas. Al fine di
evitare contaminazioni atmosferiche (il maggior problema di questo tipo di
determinazioni) o in ogni modo per avere una indicazione precisa dell'entità di tale
contaminazione è previsto l'accoppiamento dello spettrometro di massa con un
sistema gascromatografico (inizialmente un Agilent Technologies serie 6890, in
seguito un nuovo GC dedicato) in modo da ottenere sulla medesima aliquota di
campione analisi chimica ed isotopica. Questa implementazione strumentale aprirà
nuovi settori di ricerca sia nell’ambito della sorveglianza geochimica dell’attività
vulcanica che in applicazioni in campo ambientale. In considerazione che la
sperimentazione sulle misure isotopiche dell’azoto è gia’ in una fase avanzata nella
sezione di Palermo che ha in corso progetti di ricerca in questo campo (Inguaggiato
et al., 2004), ci si propone una collaborazione fra le due sezioni (Na-Pa) per la
messa a punto delle metodologie analitiche e di campionamento.
B3. Per quanto riguarda il miglioramento delle routine analitiche, con particolare
riguardo alle analisi liquide su campioni di soda, si prevede l'acquisizione del
170
sistema di generazione di eluente (KOH) EG40 e relative colonne, da accoppiare al
sistema IC Dionex DX500, per migliorare la sensibilità su campioni a base
idrossido.
Si rende inoltre necessario implementare il laboratorio di uno spettrofotometro da
laboratorio per le analisi di SiO2.
B1+B3 Stime di costo per questa implementazione
30000 € +IVA
C) Sezione di Roma 1
C1. Laboratorio Geochimica Acque (stima costi in Euro)
Implemento strumentazione pH-Eh da
campo
Campionatori da pozzo
Materiali di consumo esclusi da fondi
esterni (vetreria, campionatori, etc…)
Pompe da campionamento pozzi
profondi
Misuratore di flusso discreto di calore in
acqua (prototipo continuo INGV Roma 1
già sviluppato ed in test in Piemonte)
TOTALE
2
2
3.000
2.000
6.000
4.000
1
6.000
6.000
2
5.000
10.000
1
10.000
10.000
36.000,00
1
5.000
5.000
1
5.000
5.000
1
1
5.000
30.000
5.000
30.000
45.000
C2. Laboratorio Geochimica Gas (stima costi in Euro)
Implemento
micro-moduli
gas
cromatografia
Implemento prototipi strumenti di
misura flussi CO2, CH4, H2S idrocarburi
leggeri
Nuova linea estrazione gas in acciaio
INOX
Quadrupolo
TOTALE
Pubblicazioni inerenti lo sviluppo di metodologie analitiche
1. S. Inguaggiato and F. Sortino. Determinazione analitica di He, H2, O2, CO, CH4,
aria, CO2, H2S e SO2 tramite gas-cromatografia portatile per studi geochimici
applicati ad aree vulcaniche e sismiche. Laboratorio 2000 maggio, 1993.
2. Chiodini, G., 1996. Gases dissolved in groundwaters: analytical methods and
examples of applications in central Italy. In Proceedings of the Rome Seminar on
Environmental Geochemistry. Castelnuovo di Porto May 22-26 1996, pp 135-148.
171
3. F. Sortino, S. Inguaggiato, and S. Francofonte. Determination of HF, HCI and
total sulphur in fumarolic condensates by ionic cromotography. Acta Vulcanologica
1:89-91, 1991. 1998.
4. G. Capasso and S. Inguaggiato. A simple method for the determination of
dissolved gases in natural waters: An application to thermal waters from Vulcano
island. Applied Geochem. 13 (5):631-642,1998
5. Favara R., Grassa F., Inguaggiato S., Pecoraino G., Capasso G. (2002) A simple
method to determine the d13C content of total dissolved inorganic carbon:
Geofisica Internacional, 41, 313-320.
6. O'Dwyer, M., Padgett, M. J., McGonigle, A. J. S., Oppenheimer, C., and
Inguaggiato, S., 2003, Real-time measurement of volcanic H2S and SO2
concentrations by UV spectroscopy.: Geoph.Res.Letters, 30, 54-1-54-4.
7. Capasso, G., Favara, R., Grassa, F., Inguaggiato, S., and Longo, M. Automated
technique for preparation and measuring stable carbon isotope of total dissolved
inorganic carbon in samples (d13CTDIC). Programme & Abstract Book, 38. 2003.
Katlenburg-Lindau, Germany, Copernicus GmbH. 7th International Conference on
Gas Geochemistry ICGG 7 . 22-9-2003.
8. Inguaggiato S., and Rizzo, A., 2004, Dissolved helium isotope ratios in groundwaters: a new technique based on gas-water re-equilibration and its application to
Stromboli volcanic system: Applied Geochem., 19, 665-673.
9. Aiuppa, A., Burton, M., Murè, F., and Inguaggiato, S., 2004, Intercomparison of
volcanic gas monitoring methodologies performed on Vulcano Island, Italy.:
Geoph.Res.Letters, 31, L02610.
10.Capasso G., Favara R., Grassa F., Inguaggiato S., Longo M. 2004. On-line
technique for preparation and measuring stable carbon isotope of total dissolved
inorganic carbon in water samples (_13CTDIC) Annals of Geophysics (in press)
11.Grassa F., Capasso G., Favara R., Inguaggiato S., Faber E., Valenza M. (2004)
Molecular and isotopic composition of free hydrocarbon gases from Sicily, Italy.
Geoph. Res. Letters, Vol. 31, L06607
12.Inguaggiato S., F. Grassa, G. Capasso, R. Favara, Y. Taran E. Faber N.
Varley. 2004. Nitrogen isotopes in bubbling gases from subduction-related
hydrothermal systems (Jalisco Block, NW-Mexico): evidence of a heavy nitrogen
component of crustal origin. G-Cubed (In Press)
13. Lombardi S., Quattrocchi F. et al., (1996). I Semestral Report of the
"Geochemical Seismic Zonation" EC Program (Contract N. ENV4-CT96-0291).
EC Community, DG XII, Bruxelles.
14. Quattrocchi F., Porfidia B., Calcara M. (1997). A prototype radonmeter for
seismic surveillance. Annali di Geofisica, XL, 6, p. 1599-1611.
15. Etiope G., Quattrocchi F., Calcara M. (1997). Il metodo della "scatola di
accumulo" per la misura del flusso di gas dal terreno all'atmosfera. PING, 583,
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16. Mancini C., Quattrocchi F., Guadoni C., Pizzino L., Porfidia B. (2000). 222Rn
study throughout different seismotectonical areas: comparison between
different techniques for discrete monitoring. Annali di Geofisica, 43 (1), 31-60.
17.Quattrocchi F. et al., (1997). Automatic Geochemical Monitoring of Volcanoes
(AGMV), I Annual Report (ING Contribution), 42 pp. EC Contract ENV4-CT960289, DG XII, Bruxelles.
18. Quattrocchi F., Guerra M., Pizzino L., Lombardi S. (1999). Radon and Helium
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areas. Il Nuovo Cimento, 22 C (3-4), 309-316.
19. Galli G., Mancini C., Quattrocchi F. (2000). Groundwater radon continuous
monitoring system (a-scintillation counting) for natural hazard surveillance.
Pure Applied Geophys., 157, 407-433.
20. Galli G., Mancini C., Quattrocchi F., Sandri S. (2002). Development of
groundwater radon continuous monitoring devices Il Nuovo Cimento, 25, 45-55.
21.Pizzino L., Galli G., Mancini C., Quattrocchi F., Scarlato P. (2002). Natural
Gases Hazard (CO2, 222Rn) within a quiescent volcanic region and its relations
with seismotectonics: the case of the Ciampino-Marino area (Colli Albani
volcano, Rome). Natural Hazard, 27, 257-287.
22. Quattrocchi F., Cinti D., Galli G., Pizzino L., Voltattorni N. (2003). INGV
Partner II Annual Report EC Project 3F /Fault-Fractures-Fluids)-Corinth, WP 4
9-12. EC Contract ENK6-CT-2000-00056, Bruxelles, Belgium, 153 pp.
23. Angelone M., Gasparini C., Guerra M., Lombardi S., Pizzino L., Quattrocchi F.
Sacchi E., Zuppi G.M. (2004). Fluid geochemistry throughout the Sardinian RiftCampidano Graben: fault segmentation, seismic quiescence of geochemically
«active» faults and new constrains for the selection of the CO2 storage sites.
Applied Geochemistry, Ag1129.
Riepilogo Totale:
Mesi/uomo
INGV-PA
INGV-OV
INGV-Roma1
Spese corsi formazione
e intercalibrazioni
137
8
16
Spese Mantenimento
Spese sviluppi
207000 + IVA
30000 + IVA
45000 + IVA
409000 + IVA
30000 + IVA
81000 + IVA
35000 + IVA
173
174
SF12 “Laboratorio di geologia e storia dei fenomeni
naturali”
Responsabili: G.Valensise e P.Albini
175
176
Premessa
Lo Studio di Fattibilità per un TTC su questa tematica è stato proposto dal "Gruppo
di Lavoro per la riorganizzazione delle sezioni per consentire la migliore
implementazione del Piano Triennale 2004-2006". I suoi compiti sono delineati in
modo essenziale nel documento conclusivo dell’attività del GdL stesso:
“Questo TTC affronta le problematiche della tettonica attiva e delle relative
manifestazioni geodinamiche ricavabili sia dall’indagine geologica sia dall’esame di
fonti storiche, con riferimento all’ambito sismologico e a quello vulcanologico.”
L'interazione con i ricercatori coinvolti nella stesura di questo documento,
sviluppata in una riunione svolta a Roma il 28 ottobre scorso e attraverso numerosi
scambi via telefono e e-mail, è sfociata nella riconferma dell'interesse e
dell'importanza scientifica per questo Laboratorio. Esso viene unanimemente
riconosciuto come un luogo in cui si affrontano tematiche di grande respiro legate alla
dinamica della Terra a partire da terreni disciplinari certamente di frontiera.
Pur esprimendo la consapevolezza che si tratterà di un TTC molto ampio e
diversificato, questo documento intende riconfermarne il pieno valore nel quadro della
riorganizzazione della rete scientifica interna all'ente. Si ritiene infatti che questo TTC
fornirà finalmente l’occasione per un confronto organico e organizzato tra la
componente attiva nel campo della raccolta dei dati da testimonianze storiche e
archeologiche e quella che raccoglie ed elabora evidenze dirette di terreno dei
fenomeni geofisici, nonché tra queste realtà e il resto della comunità scientifica
dell’INGV.
1.
Stato dell’arte delle iniziative in corso nell’ente nell’ambito
dell’argomento del TTC
Le iniziative in corso sono presentate in maniera da rendere evidente quali ne siano
state sinora le linee portanti, ma soprattutto in modo da rendere chiaro il percorso che
nella fase di produzione di questo studio di fattibilità ha permesso di delinearne gli
sviluppi futuri all'interno di un TTC.
Innanzitutto va ricordato che in questo TTC verrebbero accorpate le seguenti voci
del Piano Triennale 2004-2006;
•
ex-2.1. “Laboratorio per le metodologie geologiche innovative”;
•
ex-2.5. “Laboratorio di storia dei fenomeni naturali”, che includeva Sismologia
storica, Vulcanologia storica, Archeosismologia e Storia del clima;
•
ex-5.A.1. “Sismologia, Database of Italy’s Seismogenic Sources-DISS”;
•
ex-5.A.2. “Vulcanologia, Sistema informativo sulle eruzioni storiche dei vulcani
italiani e mediterranei”;
I partecipanti al TTC rimarcano che dovranno essere stabiliti legami anche stretti
con le attività svolte nell’ambito dell’Obiettivo Generale 3 “Studiare e Capire il Sistema
Terra”, ma anche che il TTC non svolgerà alcuna funzione di coordinamento verso tali
attività, che restano quindi del tutto indipendenti.
Nel seguito le attività in corso verranno descritte con riferimento ai tre ambiti
principali che le caratterizzano: quello geologico, quello storico e quello
geoarcheologico.
a. Attività in campo geologico
L’INGV svolge un’importante attività di raccolta e sistematizzazione di osservazioni
geologiche. Lo studio dei processi che hanno luogo alla superficie della pianeta è
caratterizzato da una forte componente sperimentale, che ben giustifica l’uso del
termine Laboratorio nella sua accezione più pura. La raccolta di osservazioni originali e
177
lo sviluppo di tecniche innovative di indagine ne costituisce una parte fondamentale,
che è seguita da una altrettanto importante fase metodologica ed interpretativa
all’interno della quale i dati raccolti vengono organizzati e integrati con quelli messi a
disposizione da discipline contigue.
Tradizionalmente gli studi geologici svolti all’interno dell’INGV sono focalizzati su
due settori principali. Il primo affronta la tettonica attiva nell’accezione più ampia di
questa definizione, mentre la seconda ha come oggetto di studio i vulcani e le
manifestazioni geodinamiche. Complessivamente, i dati geologici descritti in questa
sezione portano due contributi ben diversificati e indipendenti. Il primo riguarda la
sempre miglior comprensione dei fenomeni geodinamici in atto e attivi nel recente
passato, mentre il secondo riguarda l’elaborazione di stime di pericolosità sismica e
vulcanica e la predisposizione di opportune misure di mitigazione del rischio associato.
a.1. - Studi sulla tettonica attiva e su cause ed effetti dei terremoti. I dati
geologici di terreno sono fortemente propedeutici alla comprensione dei fenomeni
geodinamici, allo studio della sorgente sismica, al calcolo della pericolosità sismica,
tanto a scala locale quanto a scala regionale e continentale. Due sono le linee
principali di attività osservativa in questo ambito: la raccolta di dati sperimentali di
superficie e l’acquisizione di dati del sottosuolo. Nella prima linea ricadono tutte quelle
osservazioni derivanti da rilevamento di campagna, dati topografici, immagini
aerofotografiche telerilevate, mentre la seconda linea include la raccolta di dati
derivanti da metodologie di geofisica applicata (sismica, elettrica ecc.), perforazioni
ecc. Complessivamente queste linee di attività concorrono al raggiungimento degli
obiettivi sintetizzati di seguito.
Campo di stress attivo. Il campo di sforzi attivo viene derivato da misure in sito, che
consistono nell’analisi dei breakout in pozzi profondi, e dalla geometria e cinematica
degli elementi tettonici attivi riconoscibili dalla geologia di superficie. L’orientazione e
il regime di sforzo nei primi 7 km di crosta sono stati già definiti per la gran parte del
territorio italiano. L’obiettivo corrente è quello di analizzare altri pozzi in aree dove
ancora oggi le conoscenze sono scarse nonché ulteriori dati relativi a test di leak-off e
fratturazione idraulica. Alcune delle perforazioni profonde più significative sono in
corso di rianalisi per verificare se le rotazioni del campo di stress osservate in
profondità siano collegate alla presenza di faglie attive.
Sorgenti sismogenetiche. Il riconoscimento e la caratterizzazione delle sorgenti
sismogenetiche si basa sull’integrazione di (1) dati di superficie quali rilevamento
geologico-strutturale, rilevamento geomorfologico integrato (osservazioni di
campagna, foto aeree e topografia a scala locale acquisita anche da immagini raster,
rilevamenti con GPS differenziale, total station), stratigrafia ad alta risoluzione in
trincee paleosismologiche, affioramenti e sondaggi geognostici superficiali,
geocronologia, e (2) dati di sottosuolo quali geofisica crostale sia superficiale sia
profonda (sismica industriale, gravimetria, geoelettrica e sismica), stratigrafia di pozzi
profondi e indagini geognostiche profonde. Nel 2001 l’INGV ha pubblicato una bancadati innovativa denominata DISS (Database of Italy’s Seismogenic Sources)
contenente le principali sorgenti sismogenetiche italiane. Tale banca-dati è in continuo
aggiornamento con i dati derivati in questo settore di ricerca, e in particolare con
quelli che emergono da studi di dettaglio su sorgenti selezionate. La banca dati è in
corso di estensione a livello europeo e mediterraneo per aree di particolare interesse.
Al tempo stesso obiettivo prioritario rimane anche la caratterizzazione di sorgenti
sismogenetiche italiane e mediterranee di particolare rilevanza per stime di
pericolosità o particolari tematiche di ricerca.
178
Deformazione regionale o in aree attive. Le informazioni sulla deformazione tettonica
a scala regionale derivano essenzialmente dall’integrazione dello stesso tipo di
osservazioni utilizzate per il riconoscimento delle sorgenti sismogenetiche ma
acquisite a livello regionale (ad esempio su tutto il territorio nazionale), o in aree a
bassa sismicità che non includono sorgenti sismogenetiche principali. Da una parte ad
esempio vengono acquisiti sistematicamente dati riguardanti terrazzi marini o superfici
sollevate per la ricostruzione dell’andamento del sollevamento regionale o locale.
Dall’altra le indagini geofisiche profonde (sismica industriale) e di sottosuolo
(sondaggi, geoelettrica e sismica) sono utilizzate per la definizione del campo
deformativo regionale ed integrate ai dati di sismicità. A scala locale vengono
effettuate ricostruzioni stratigrafiche, petrografiche e cronologiche di dettaglio per la
comprensione dell’evoluzione tettonica o vulcano-tettonica recente di zone di
particolare interesse o per comprendere le relazioni tra vulcanismo e tettonica,
sollevamento e tettonica ecc. Particolare enfasi viene rivolta ad aree della penisola
tradizionalmente poco investigate ma cruciali per la comprensione dei processi
geodinamici in atto, tra cui spiccano la Puglia e la Sicilia.
Deformazioni cosismiche. Nel 2002 è stato costituito un gruppo di pronto intervento
composto da ricercatori afferenti a tutte le sezioni INGV e denominato EmerGeo
(Emergenze Geologiche). In caso di terremoto rilevante in area italiana (M>5 o M>3.5
in ambiente vulcanico) o in area Mediterranea (M>6) questo gruppo ha il compito di
effettuare un rilievo geologico degli effetti in superficie, anche avvalendosi di
strumenti osservativi ad alta tecnologia. Questo tipo di osservazioni può fornire
informazioni immediate e dirette riguardanti la struttura sismogenetica che ha
prodotto il terremoto, la distribuzione della deformazione cosismica, l’esistenza di
zone a particolare instabilità geomorfologica o anche possibili strutture adiacenti a
quella attivata che potrebbero aver subito un cambiamento dello stato di stress in
conseguenza al terremoto. Il terremoto del Molise e lo tsunami di Stromboli del 2002
hanno costituito un primo importante test in questo senso. Il gruppo naturalmente
agisce in stretto coordinamento con gli altri gruppi attivi durante le emergenze
sismiche e vulcaniche.
179
a.2. - Osservazioni geologiche sui vulcani attivi italiani. Il vulcanismo è un
fenomeno geologico che si esplica in settori litosferici in cui il regime di stress
regionale genera una deformazione che permette la formazione di magma in
profondità e la sua risalita verso la superficie. Le masse magmatiche generano un
regime di stress locale che varia nel tempo in funzione della loro evoluzione. Pertanto
l’esistenza di un vulcano è determinata dal verificarsi di favorevoli condizioni
geologiche regionali, e la sua storia, inclusa quella del suo sistema di alimentazione
magmatica, è influenzata dall’evoluzione di queste condizioni iniziali. Inoltre il
comportamento futuro di un vulcano attivo, e quindi anche la sua pericolosità, è
direttamente dipendente dal suo comportamento passato. Pertanto la definizione del
comportamento passato di un vulcano, dalla nascita allo stato attuale, è indispensabile
per la previsione a lungo termine del suo comportamento, per la valutazione della sua
pericolosità, per la zonizzazione del territorio esposto ai pericoli vulcanici e, integrando
le variabili socio-economiche del territorio esposto a questi pericoli, per la valutazione
del rischio vulcanico. Il comportamento passato di un vulcano non può che essere
definito sulla base di dati geologici, geocronologici e petrologici. Alla luce di quanto
detto, le ricerche geologiche che, pur svolgendosi attraverso varie metodologie, sono
finalizzate alla comprensione delle condizioni in cui si sono sviluppati e delle modalità
di funzionamento dei vulcani e del loro sistema magmatico di alimentazione, possono
essere raggruppate in alcune linee principali secondo la sintesi che segue.
Contesto geodinamico dei vulcani. Le ricerche di questa linea hanno come obiettivo la
comprensione dei rapporti tra geodinamica e vulcanismo. Esse sono condotte,
prevalentemente attraverso indagini di geologia strutturale, in Sicilia, nell'area
napoletana e nell'area laziale. In tutte queste aree coesistono domini adiacenti, a
comportamento tettonico differente. In Sicilia, ad esempio, la catena, ancora in
raccorciamento, passa verso est al bacino oceanico ionico, in consunzione sotto l'arco
calabro-peloritano, e verso sud al dominio siculo-africano, in cui, dopo l'esaurirsi delle
spinte orogeniche, si è instaurato un regime distensivo. In questo mosaico convivono,
nello spazio e nel tempo, il magmatismo orogenico delle Eolie e quello alcalino intraplacca del Canale di Sicilia e dell'Etna. Questa linea di attività ha come obiettivo la
definizione dei limiti, dei vincoli, delle interazioni e dell’evoluzione tra domini
confinanti, sottoposti a campi di stress differenti, e delle relazioni con il vulcanismo. Lo
studio della tettonica permette di riconoscere singoli eventi deformativi e di
ricostruirne la successione nel tempo. Indagini di neotettonica, applicate a differenti
ambienti tettonici e a differenti scale, consentono di investigare la struttura crostale
superficiale e la natura della deformazione a cui è sottoposta. Le indagini di geologia
strutturale sono anche fondamentali nel corso di un'eruzione, in quanto consentono di
individuare le strutture che si vanno attivando, di definire il quadro deformativo del
vulcano e di prevederne gli sviluppi.
Storia eruttiva e deformativa dei vulcani. Le ricerche di questa linea hanno come
obiettivo generale l'elaborazione di un'ipotesi di funzionamento di un vulcano basata
sull'integrazione dei risultati di ricerche multidisciplinari che vanno da quelle più
squisitamente geologiche (rilevamento geologico, stratigrafia, sedimentologia,
geologia strutturale, vulcanologia fisica) alla geocronologia, alla petrologia, alla
geochimica, al paleomagnetismo. Esse producono dati indispensabili per la valutazione
della pericolosità di un vulcano. Le ricerche hanno finora interessato i Vulcani
Napoletani (Vesuvio, Campi Flegrei, Ischia e Procida), le Isole Eolie e Stromboli, l’Etna
e Pantelleria. Sono inoltre in corso attività nella zona del Rift Etiopico.
Studi tessiturali di prodotti piroclastici. La definizione delle caratteristiche tessiturali
(densità, cristallinità, vescicolarità, taglia, forma e distribuzione di cristalli e vescicole,
180
grado di deformazione e interconnessione delle vescicole) della frazione pomicea dei
prodotti di eruzioni esplosive di diversa dinamica, intensità e composizione è
importante per la comprensione dei processi di degassamento, frammentazione e
risalita del magma. È stata fino ad ora studiata la variabilità tessiturale dei prodotti di
alcune eruzioni flegree e di due grandi eruzioni pliniane a chimismo calcalcalino
(Pinatubo, 1991; Quilotoa, 8 ka), e le indagini sono in corso di estensione a tutti i
vulcani italiani. L'origine di clasti pomicei con diverse caratteristiche tessiturali è stata
messa in relazione allo sviluppo di zone a diversa reologia all'interno del condotto
vulcanico legate alla presenza di gradienti di deformazione in riposta allo sforzo di
taglio cui il magma è sottoposto lungo le pareti del condotto vulcanico. Lo studio delle
eruzioni pliniane calcalcaline ha messo in luce il ruolo di processi quali dissipazione
viscosa ai margini del condotto nell'aumentare la capacità di scorrimento del magma,
con effetti sull'intera dinamica eruttiva.
Fenomeni sottomarini associati al vulcanismo. La maggior parte dei vulcani attivi
italiani costituisce delle isole (Ischia, Stromboli, Vulcano, Lipari, Pantelleria), alcuni
sono ubicati lungo la linea di costa (Vesuvio, Etna), altri sono parzialmente (Campi
Flegrei) o completamente (es. Ferdinandea) sommersi. Questa situazione rende gli
studi di geologia marina indispensabili per ricostruire l’intera storia vulcanica e
deformativa di ciascun vulcano. Questi studi saranno condotti attraverso indagini batimorfologiche, tettonico-strutturali, magnetometriche, petrochimico-magmatologiche,
sedimentologiche e vulcanologiche, e prevedono anche campionature di fondo e
ispezioni visive con sistema RoV. Le aree attualmente in corsi di studio con queste
tecniche sono il rift del Canale di Sicilia, l’off-shore dell’Etna e le parti sommerse dei
vulcani di Stromboli e Ischia.
b. Attività in campo storico
b.1. - Gli studi di sismologia storica hanno contribuito in questi ultimi anni a una
migliore comprensione della sismicità di lungo periodo del territorio italiano e del
bacino del Mediterraneo. Alla base di quesi studi stanno primariamente la ricerca e
l'intepretazione delle testimonianze storiche sugli effetti dei terremoti del passato, per
valutarne l'intensità macrosismica e ricostruirne lo scenario complessivo. D'altro
canto, l'insieme dei dati raccolti è così ricco in informazioni nel descrivere il fenomeno
nei suoi effetti sugli abitati e sull'ambiente naturale da aver stimolato collaborazioni
multidisciplinari, che hanno portato a contributi sia verso una miglior definizione delle
strutture sismogenetiche sia nella valutazione della pericolosità sismica a scala
nazionale e regionale. Queste acquisizioni collocano pertanto a pieno titolo l'attività di
questo settore nell'ambito di un Laboratorio in cui si affrontano le problematiche
relative al sistema Terra nelle sue molte sfaccettature disciplinari.
Questi studi hanno una lunga e consolidata tradizione all'interno dell'INGV e della
sua programmazione, e hanno coinvolto nel passato recente (1998-2004) le sezioni di
Milano, Roma, Napoli, Catania; hanno inoltre ricevuto contributi da gruppi esterni, in
particolare da SGA, Bologna.
A partire dal 1980 e sino al 1997, le conoscenze sui terremoti storici italiani hanno
subito una revisione massiccia, che ha portato a disporre di studi di buona qualità per
la quasi totalità dei terremoti che nei precedenti cataloghi avevano un'intensità
epicentrale Io≥7-8 MCS. Come si evince dalle referenze bibliografiche a supporto del
"Catalogo Parametrico dei Terremoti Italiani" (GdL CPTI, 1999), per ciascun terremoto
al di sopra di questa soglia energetica esiste oggi un insieme organizzato e omogeneo
di dati di base in intensità macrosismica. Il livello e la qualità delle conoscenze non
sono certo uniformi, più spesso per la collocazione cronologica dell'evento stesso che
non per la qualità dell'indagine storico-sismologica. La revisione è stata
181
numericamente meno importante per i terremoti con un'intensità epicentrale inferiore
e ha riguardato alcune aree geografiche, come quelle già coinvolte nella localizzazione
dei siti nucleari, o quelle in cui studi più dettagliati sono stati finanziati da fondi
regionali (es. Regione Toscana). Lo schema che segue sintetizza la situazione a fine
2004.
•
•
•
•
Studi di approfondimento di terremoti forti e moderati
L'individuazione di nuove fonti, attraverso ricerche ad hoc, ha portato a nuove
distribuzioni degli effetti macrosismici per alcuni terremoti forti e moderati: nella
Pianura Padana (1802, Albini et al., 2003), in Toscana (Castelli, 2002, sul 1789,
Città di Castello; Castelli, 2004a, sul 1558, Senese), nell'Italia centro-meridionale
(Figliuolo e Marturano, 2002, sui forti terremoti tra IX e XI secolo; Castelli, 2003b,
sul 1561, Vallo di Diano e 1639, Amatrice). Contengono nuove interpretazioni di
singoli eventi l'ultima versione del "Catalogo dei Forti Terremoti" (Boschi et al.,
2000) e le indagini focalizzate su Catania (Boschi e Guidoboni, 2002) e su Bologna
(Boschi e Guidoboni, 2003). Nel 2003 è stata completata una ampia revisione del
grande terremoto del 1456 in Italia centrale e meridionale, che è servita da base
per una nuova interpretazione globale tuttora in preparazione.
Studi di terremoti minori in aree o periodi cronologici determinati
Per colmare una lacuna di ricerca, dovuta alla maggior attenzione riservata sinora
ai terremoti distruttivi, sono stati privilegiati studi sulla sismicità moderata,
concretizzatisi in una revisione di 40 terremoti con Io≤7 MCS (Albini et al., 2003) e
in una collaborazione tra la Sezione di Milano e SGA, Bologna (Incarico INGV-MI,
01/2002). E' stato inoltre avviato lo studio di circa 700 terremoti di moderata
energia (Io≥7 MCS) sinora privi di uno studio e di dati macrosismici.
Studi su aree o finestre temporali "silenziose", con lo scopo di individuare terremoti
sinora sconosciuti alla tradizione sismologica
Queste informazioni derivano da sia da studi a carattere nazionale (Valensise e
Guidoboni, 2000; Mariotti et al., 2000; altri rapporti prodotti da SGA), da analisi di
fonti seriali, manoscritte e a stampa (Camassi e Castelli, 2004; Castelli e Camassi,
2004), sia da studi a carattere regionale (sulla Toscana: Arezzo, Castelli, 2002 e
2003a; sul Casentino e Sansepolcro: Castelli, 2004b).
Studi della sismicità, risposta sismica ed evoluzione urbanistica di importanti centri
urbani
In questo contesto sono state analizzate in grande dettaglio le città di Catania
(Boschi e Guidoboni, 2002) e Bologna (Boschi e Guidoboni, 2003).
Gli studi italiani di sismologia storica hanno espresso una forte vocazione
internazionale, che ha fatto diventare i ricercatori un punto focale per la raccolta e
qualificazione dei dati europei e del bacino del Mediterraneo. Le linee di ricerca e gli
approfondimenti metodologici si sono riversati in particolare sulle seguenti aree:
•
la Spagna sud-orientale, con lo studio dei maggiori terremoti e una revisione
complessiva del terremoto del 1828, area di Murcia (Albini e De la Torre, 2001);
•
l'area adriatico-balcanica, sia con ricerche sulla sismicità di lungo periodo della
Dalmazia (Albini, 2004), sia con lo studio della sequenza dell'aprile 1894, Grecia
Centrale (Albini e Pantosti, 2004);
•
in Medio Oriente, sono stati studiati i maggiori terremoti della Siria nel XII
secolo (Guidoboni et al., 2004a e 2004b) e il terremoto del 1695 in Armenia
(Guidoboni et al., 2003); è in fase di completamento il volume sui terremoti di
area mediterranea tra il 1000 e il 1350 (Guidoboni et al., in stampa).
Appare chiaro che la fase della revisione complessiva dei dati di base del catalogo
italiano ha raggiunto un livello qualitativamente alto. Tuttavia esistono aree e periodi
per i quali esistono ancora concrete possibilità di miglioramento delle conoscenze, sia
182
in termini di documentazione sia di modelli interpretativi. La distribuzione di queste
aree, una delle quali è ad esempio il Salento, riflette il complesso percorso della
ricerca e dei relativi finanziamenti in oltre un quarto di secolo di sismologia storica.
Il contributo delle ricerche storiche sui terremoti è oggi un elemento fondamentale
nel processo di definizione della pericolosità sismica, e non si esaurisce nella
compilazione di un catalogo parametrico. Si articola infatti in un'altra serie di
contributi che hanno caratterizzato l'attività degli ultimi anni e si sono concentrati su
ricerche di carattere metodologico-sperimentale su alcuni specifici problemi. Queste
ricerche sono qui ricordate sommariamente:
i) lo studio degli effetti di cumulo del danneggiamento e relative difficoltà
interpretative (Moroni et al., 2000, sul 1693 in Sicilia orientale);
ii) l'applicazione della scala EMS 98;
iii) gli studi per la definizione della completezza dei dati storici di sito con un approccio
metodologico uniforme, che hanno riguardato 15 località italiane (Albini et al.,
2001) e altre 3 in Italia nord-orientale; altri studi contengono tuttavia informazioni
utilizzabili nella stessa prospettiva, quali quelli su Fabriano (Castelli e Monachesi,
2001); Catania (Boschi e Guidoboni, 2002); Bologna (Boschi e Guidoboni, 2003);
Messina (Barbano et al., 2004); Palermo (Azzaro et al., 2004);
iv) le valutazioni di completezza del catalogo italiano (Stucchi e Albini, 2000; Albarello
et al., 2001; Stucchi et al., 2004).
b.2. - Gli studi sulle eruzioni vulcaniche storiche sono invece un'attività
giovane che ha ricevuto forte impulso solo nell'ultimo triennio.
Le eruzioni storiche dei vulcani italiani sono state, e sono, spesso oggetto di studi e
di pregevolissimi contributi scientifici, tuttavia si è ancora lontani dall'avere un quadro
di riferimento di dettaglio come è stato fatto per i terremoti storici (vedi sopra). Dato
che a differenza degli studi di sismologia storica mancava una banca dati che
consentisse di accedere in modo unificato alle conoscenze acquisite, di programmare
le nuove ricerche storiche, finalizzandole a specifici obiettivi, e di gestire i risultati,
l’INGV a partire dal 2001 ha provveduto a sviluppare un progetto, in collaborazione
con l’SGA, per la stesura di un nuovo catalogo delle eruzioni storiche dei vulcani
italiani e mediterranei e della relativa banca dati. Il sistema informativo ricalca,
arricchendolo e modificandolo dove necessario, quello già utilizzato per il Catalogo dei
Forti Terremoti in Italia. Scopo del catalogo è quello di incrementare la conoscenza
delle eruzioni vulcaniche attraverso ricerche storiche finalizzate e di strutturare una
banca dati che consenta agli studiosi di accedere sia alla letteratura storico-scientifica
già disponibile sia alle fonti storiche di base, favorendo una pratica multidisciplinare
per i riscontri critici fra le informazioni storiche e i dati acquisiti durante gli studi
geologici e stratigrafici, volti alla ricostruzione dell’attività eruttiva dei vulcani attivi.
Successivamente agli studi sui vulcani italiani, il catalogo verrà esteso alle eruzioni
degli altri vulcani attivi del bacino del Mar Mediterraneo.
Il nuovo catalogo sistematico delle eruzioni vulcaniche conterà su di un consistente
incremento di dati storici reperiti attraverso una ricerca sul lungo periodo che precede
le osservazioni scientifiche, ossia dal mondo antico al XVIII secolo, che è già iniziata
da circa un anno. Nell’ambito di questa ricerca sono stati analizzati temi di particolare
interesse vulcanologico (eruzioni di particolare impatto ambientale, correlazioni fra
eruzioni e terremoti ecc.). Tutti i dati sono e saranno archiviati entro un sistema
informativo unico e centralizzato che sarà reso accessibile a tutti i ricercatori dell'ente,
e agli esterni, per mezzo delle risorse informatiche dell'INGV.
A partire dal 2001 è stata messa in essere una collaborazione tra la sezione di
Catania e la SGA focalizzando la inizialmente sulla storia dell'Etna attraverso nuove
ricerche storiche in archivi e biblioteche italiane e straniere e la successiva
183
l'elaborazione informatica per costruire una banca dati compatibile con lo standard dei
Sistemi Informativi Territoriali (SIT o GIS) delle fonti, della cartografia e
dell’iconografia selezionata per i vulcani italiani. Le elaborazioni sono state
inizialmente finalizzate alla pubblicazione del Catalogo dell'Eruzione dell'Etna dall'XI
secolo a.C. al XVII secolo, attualmente in fase di stesura. Inoltre, attraverso incarichi
successivi l’ultimo dei quali ancora in corso, il censimento è stato progressivamente
esteso ai vulcani attivi delle isole Eolie e della Campania. Il bilancio si profila denso di
risultati innovativi: non solo per le analisi che hanno evidenziato i numerosissimi errori
cronologici dei cataloghi in uso (56% dei dati fino al XVI secolo, riferiti all’Etna), ma
anche per i dettagli riguardanti le aree colpite dalle eruzioni.
I ricercatori della sezione di Napoli hanno di recente proseguito attività già in corso
sulle grandi eruzioni del Vesuvio (79, 472, 1631) e sui loro fenomeni precursori;
ricerche sono in corso anche sui Campi Flegrei (1538) e Ischia (1301-1302).
c. Attività in campo geoarcheologico
La complementarità di alcuni ambiti metodologici delle Scienze della Terra (es.
Geologia del Quaternario, Geomorfologia, Pedologia geologica, Petrografia, …) e
dell’Archeologia ha portato negli ultimi anni ad un crescente coinvolgimento della
figura del geologo nelle indagini archeologiche e nell’analisi ed interpretazione di dati
archeologici per differenti finalità. Il rapporto tra Geologia s.l. ed Archeologia si può
sintetizzare in due filoni principali:
1) l’analisi dei dati di scavo archeologico (completata dalle indagini geologiche) o di
resti archeologici per la migliore comprensione della storia dell’interazione uomoambiente e delle variazioni ambientali in un ambito cronologico ampio (dalla
preistoria fino all’età moderna);
2) l’analisi con metodi petrografici e/o geochimici di materiali archeologici per finalità
storiche (es. definizione della provenienza della materia prima) e/o per la loro
preservazione ed il corretto restauro (indagini c.d. di “archeometria”).
L’altro ambito metodologico che costituisce un fondamentale terreno di scambio tra
il mondo delle Scienze della Terra e l’Archeologia, vale a dire la Geofisica Applicata,
viene in questa sede considerato esterno al contesto più strettamente geoarcheologico
come sopra definito e parte irrinunciabile delle pratiche di “prospezione archeologica”
s.s.
Per quanto attiene i due punti sopra menzionati, l’impegno dell’Istituto Nazionale di
Geofisica e Vulcanologia è oggi riscontrabile in prevalenza in quanto riportato al punto
1). A questo proposito occorre specificare che per “comprensione della storia
dell’interazione uomo-ambiente e delle variazioni ambientali” si vuole intendere sia il
reperimento delle informazioni geoarcheologiche inerenti la risposta umana alle
sollecitazioni ambientali di vario tipo, sia la valutazione degli effetti di tale
sollecitazione sui resti archeologici (in genere, per il territorio italiano, relativi ad
ambito cronologico da immediatamente pre-romano in poi). Con questa ampia
accezione dell’ambito culturale geoarcheologico, attività INGV inerenti questo campo
sono identificabili in:
1) Indagini archeosismologiche, finalizzate all’individuazione di tracce di terremoti
(più frequentemente di età antica o medievale) su strutture monumentali o in
contesti di scavo in corso o del passato. Tali tracce sono di tipo strutturale,
intendendo evidenze di crolli, danni o restauri a edifici riconducibili a sollecitazione
dinamica, o di tipo sociale, intendendo con ciò tracce di abbandono o il radicale
cambiamento nello stile di vita ad uno o più siti archeologici. In questo filone si
inseriscono le numerose ricerche condotte da SGA e dai ricercatori INGV delle
sezioni di Roma e Napoli su un arco cronologico comprendente l’età antica e quella
medievale.
184
2) Indagini di geoarcheologia in prospettiva vulcanologica. Le ricerche vengono svolte
prevalentemente nell’area napoletano-flegrea, nella Piana Campana e nell’isola
d’Ischia, mediante la collaborazione tra ricercatori dell’UF Vulcanologia e Petrologia
dell’OV ed archeologi della Soprintendenza per i Beni Archeologici di Napoli e
Caserta. I risultati ottenuti hanno evidenziato una stretta relazione tra vulcanismo
e vita dell’uomo.
3) Indagini di geoarcheologia in prospettiva paleoclimatologica. L’interesse per questo
filone di ricerca, comune alle sezioni di Roma e Napoli, è relativamente recente e
riconducibile all’ambito culturale geologico-stratigrafico. In questa prospettiva, la
geoarcheologia fornisce informazioni sulla cronologia di eventi deposizionali ed
erosivi, interpretabili come risposta ambientale ai cambiamenti climatici, e sulla
risposta umana ai cambiamenti ambientali condizionati dalle variazioni climatiche
sub-orbitali (Pleistocene superiore-Olocene). Si inseriscono in questo contesto le
ricerche condotte da personale INGV sulla stratigrafia ed etno-stratigrafia degli
ultimi 30.000 anni nelle regioni umbra, abruzzese e campana.
4) Indagini di geoarcheologia geodetica. Dalle strutture archeologiche di aree costiere
è possibile desumere sia l’antico livello marino che le dislocazioni verticali subite
dalla crosta terrestre. Ricercatori INGV hanno recentemente, effettuato un primo
censimento di strutture archeologiche di età romana distribuite tra la Toscana e le
isole Eolie (peschiere o impianti portuali), che hanno suggerito un innalzamento
medio del Mediterraneo centrale di 1.35 metri negli ultimi 2000 anni.
185
2.
Proposte di iniziative coordinate da svilupparsi nel biennio 2005-2006,
con maggior dettaglio per il 2005
Il rilievo scientifico e le componenti di innovazione legate al TTC "Laboratorio di
Geologia e Storia dei Fenomeni Naturali" risiedono in gran parte nella possibilità
concreta di un confronto organico e organizzato che questo Laboratorio offrirà ai
ricercatori delle diverse discipline che studiano i fenomeni naturali in una prospettiva
di lungo termine.
Le “Grandi Attività Istituzionali” (GAI), ossia i possibili elementi di caratterizzazione
di questo TTC per il 2005 nell'ambito del Piano Triennale 2005-2007, sono elencate
nel seguito in forma progettuale di sintesi. Si tratta di sei proposte a carattere
pluridisciplinare, in pratica sei tematiche di grande respiro che danno l’idea della
continuità culturale del Laboratorio. Si tratta al tempo stesso di obiettivi di lungotermine dell’ente, ovvero ricerche che non si esauriscono nel volgere di qualche anno
e che per questa ragione devono essere certamente supportate in modo prevalente da
fondi istituzionali o para-istituzionali.
a. Identificazione di sorgenti sismogenetiche mediante integrazione di dati
diversi e di modelli sismotettonici (CT, MI, RM1)
Come dimostrano diversi esempi recenti, tra cui il terremoto del Molise del 2002, in
Italia si pone ancora con estremo risalto un problema di prima identificazione di
potenziali sorgenti di forti terremoti. Negli ultimi anni una fattiva interazione tra le
componenti geologica, strumentale e storica ha portato a significativi avanzamenti in
questo settore. Questa interazione ha consentito di usare la complementarietà dei
diversi dati usati per venire incontro alla “incompletezza” dei diversi set di
osservazioni, se considerati individualmente. Sono stati così delineati trend di
sismicità finora sconosciuti o solo malamente compresi, e all’interno di trend noti e
meno noti i dati storici e paleosismologici hanno consentito di identificare potenziali
“lacune sismiche”. Questa linea di attività ha ovvii e forti legami con l’attività di
caratterizzazione delle sorgenti sismogenetiche descritta nel successivo punto “Storia
sismica...”.
Le attività proposte, che in diversi casi continuano ricerche già avviate negli anni
scorsi, si avvalgono di tecniche ben collaudate che includono la geomorfologia
tettonica, la stratigrafia, la geologia strutturale, le prospezioni geofisiche, oltre alle
evidenze storiche e al possibile contributo geoarcheologico. Tali attività verranno
descritte con riferimento a tre scale geografiche: una regionale, una nazionale e una
extra-nazionale, euro-mediterranea. Quest’ultima potrebbe ricevere un forte impulso
nel 2006 in relazione a due diverse iniziative che l’INGV sta per sottoporre alla
Comunità Europea come partner di ampi consorzi di istituzioni europee.
Ambito regionale
Italia settentrionale: riesame dei maggiori terremoti storici nell’area padana e loro
assegnazione a strutture tettoniche note;
• Salento: proseguimento dello studio già avviato con la collaborazione di SGA,
integrazione con dati di tipo strutturale, geomorfologico e di sottosuolo, esistenti
(reinterpretati) e di nuova acquisizione;
• Appennino centro-settentrionale: confronto di dati geologici e storici per
l’individuazione di strutture sismogenetiche tuttora sconosciute nel tratto di catena
compreso tra il Bacino di Sansepolcro e il Mugello e per la definizione delle sorgenti
dei terremoti del 1706 e del 1933 nella regione abruzzese; integrazione di dati
geodetici, geologici e storici per lindividuazione di sorgenti sismogeniche nel
settore dei Monti della Laga e della Meta;
•
186
•
•
•
•
•
•
Sicilia orientale: rivisitazione della sequenza del 1693 e degli altri forti terremoti
dell’area iblea alla luce di nuovi dati strumentali e geologici per l’identificazione
delle principali sorgenti sismogenetiche della zona;
nuovi studi di completezza della storia sismica di sito con priorità stabilite in
accordo con la componente geologica.
Ambito nazionale
Studio o rivisitazione della sismicità moderata dell'area italiana a partire da Io 6-7
MCS, in cerca di eventuali indicazioni di nuove sorgenti sismogenetiche o per
eventuale conferma di trend noti;
identificazione di nuovi terremoti sconosciuti, nella tradizione già avviata di studio
di fonti seriali;
indagine sistematica del sistema compressivo dell’Appennino settentrionale e dei
suoi rapporti con il sistema sudalpino, con l’obiettivo di esplorarne la geometria
profonda, di identificare le sorgenti dei principali terremoti storici e di delineare le
modalità complessive di deformazione;
individuazione di strutture crostali all’interno delle aree sismogenetiche principali
mediante l’interpretazione di profili di sismica a riflessione ed integrazione dei dati
acquisiti con informazioni relative al regime di sforzo in atto.
Ambito extra-nazionale
• Indagini finalizzate all’identificazione di sistemi di faglia segmentati della Grecia
continentale e della Turchia settentrionale, e confronto con i sistemi già messi in
evidenza in Italia;
• indagini sulle principali sorgenti sismogenetiche della Dalmazia nella fascia tra Zara
e le Bocche di Cattaro. Questa fascia, in cui hanno luogo forti terremoti ma il cui
potenziale è largamente inesplorato, dispone di siti archeologici, insediamenti a
partire da epoche preistoriche e buone potenzialità da fonti storiche di epoca
medievale e moderna.
187
b. Storia sismica delle principali sorgenti sismogenetiche italiane e
mediterranee (MI, CT, RM1)
A questo tema concorrono attività ben consolidate svolte da diversi gruppi in varie
sezioni INGV. L’approccio geologico, che include geomorfologia tettonica e
quantitativa, stratigrafia, geologia strutturale, geologia del terremoto, radiocronologia,
paleosismologia, geofisica applicata, viene integrato dai dati archeologici e storici. In
questo modo la geologia s.l. fornisce un riferimento fisico alla sorgente, mentre
paleosismologia, radiocronologia, archeosismologia e sismologia storica contribuiscono
con un riferimento cronologico e degli effetti. Lo scopo principale di questa attività è
quello di sviluppare approcci innovativi e multidisciplinari per ottenere i parametri che
caratterizzano il comportamento sismico della sorgente sismogenetica nel tempo,
quali ad esempio lo slip rate, M max attesa, intervalli di ricorrenza, tempo trascorso
dall'ultimo terremoto. Questi parametri rappresentano un dato di input fondamentale
per la comprensione delle modalità della ricorrenza nelle principali zone
sismogenetiche, e quindi per lo sviluppo di modelli di segmentazione e ricorrenza che
possano essere utilizzati nelle analisi di pericolosità di tipo time-dependent.
Di seguito vengono descritte le principali attività future, alcune delle quali
rappresentano la continuazione di linee di ricerca già in corso da tempo.
•
•
•
•
•
Riconoscimento e datazione di paleotsunami e paleoterremoti in Sicilia orientale
mediante analisi multidisciplinare (stratigrafica, paleontologica, geochimica,
vulcanologica, magnetica, ecc.) di campioni prelevati da carotaggi continui
effettuati sia a mano che con mezzi meccanici per raggiungere profondità diverse;
l'integrazione con dati storici ed archeologici, ed in particolare con le eventuali
evidenze geologiche dei terremoti del 1908 e 1693, costituirà la base per la
calibrazione del metodo e quindi per una ricostruzione realistica della storia sismica
della regione;
analisi paleosismologiche tradizionali in aree-chiave per la comprensione delle
caratteristiche sismogenetiche del territorio italiano. Si prevedono indagini in
Umbria-Marche, Campania-Basilicata e nell’area garganica.
sviluppo di metodologie paleosismologiche non tradizionali, es. ricostruzione della
storia sismica al sito in base alla ripetitività dei fenomeni di instabilità gravitativa;
sviluppo di metodologie finalizzate alla migliore caratterizzazione cronologica della
storia sismica di aree peninsulari mediante integrazione di informazioni
geoarcheologiche e radiometriche;
integrazione di dati paleosismologici, storici, archeosismologici per la ricostruzione
della storia sismica e lo sviluppo di modelli di ricorrenza lungo la faglia nordanatolica e nel golfo di Corinto.
188
c. Storia eruttiva dei vulcani italiani (CT, NA, RM1)
In questo tema si focalizzano le ricerche geologiche e storiche che sono finalizzate
alla ricostruzione della storia eruttiva dei vulcani attivi italiani e dello stato attuale dei
loro sistemi di alimentazione. Tali ricerche dovrebbero riguardare il periodo più
recente) di attività di ciascun vulcano (Olocene o parte di esso. La lunghezza del
periodo da investigare è variabile per ciascun vulcano, in funzione del suo
comportamento. In linea generale le indagini dovrebbero interessare tutto il periodo
successivo all’ultimo evento (es. magmatico, freatico, vulcano-tettonico) che ha
significativamente modificato il sistema e ne ha condizionato il comportamento fino ad
oggi.
Per quanto riguarda il contributo delle ricerche geologiche al raggiungimento di
questi obiettivi si dovrebbero condurre ricerche sia di campagna che di laboratorio
prevalentemente stratigrafiche, geocronologiche, petrografiche, geochimiche,
sedimentologiche e strutturali, interagendo strettamente con l’ SF 10 (Laboratori di
chimica e fisica delle rocce)
Essendo l’interesse rivolto a periodi recenti, verosimilmente a periodi in cui o in
parte dei quali, le aree vulcaniche sono state frequentate dall’uomo, le ricerche
“geologiche” devono essere integrate e coordinate con quelle archeologiche e storicoletterarie. La ricostruzione dell’attività di un determinato vulcano attraverso l’analisi
dei reperti archeologici e della documentazione storica è assolutamente necessaria per
definirne il comportamento nel passato più recente. La qualità, quantità e affidabilità
di questi dati è ampiamente variabile da vulcano a vulcano poiché riflette il periodo di
tempo in cui l’area è stata abitata dall’uomo e dal livello culturale da questi raggiunto.
I risultati di tutti gli studi menzionati costituiscono la base indispensabile per la
valutazione della pericolosità vulcanica, in particolare di quella a lungo termine. La
previsione degli scenari eruttivi attesi per ciascun vulcano e il loro impatto sul
territorio discendono fondamentalmente dagli studi geologici e storici delle eruzioni del
passato, e quindi contribuiscono direttamente all’elaborazione di carte di pericolosità
vulcanica quantitative e probabilistiche in stretta interrelazione con l’SF 14
(Modellazione fisico-matematica dei processi vulcanici).
Per quanto concerne lo stato dell’arte e prospettive future si può far riferimento a
quanto contenuto alla voce “Osservazioni su vulcani attivi italiani” dell’Obiettivo
generale 2 del Piano Triennale 2004-06 (pagg. 52-56). In aggiunta a questi
dovrebbero essere inseriti in questo tema tutti gli studi geologici finalizzati alla
definizione dei pericoli connessi non solo all’attività eruttiva dei vulcani, ma anche a
movimenti gravitativi superficiali, collassi di settore e tsunami che spesso hanno un
impatto maggiore dei fenomeni eruttivi come insegna l’ultima eruzione di Stromboli
del 2002-2003.
Per il 2005 si propone di focalizzare le attività su:
Vulcanologia geologica
• Completamento degli studi stratigrafici, geocronologici e strutturali per la
ricostruzione della storia eruttiva e la conseguente realizzazione della nuova carta
geologica dell’Etna. Questi studi sono fondamentalmente finalizzati alla
ricostruzione spazio-temporale delle eruzioni effusive anche attraverso nuove
datazioni radiometriche Ar/Ar sulle lave eruttate nell’intero periodo geologico, e
archeomagnetiche sulle lave eruttate nel periodo storico.
• Studio delle eruzioni esplosive dell’Etna successive all’eruzione pliniana del 122
a.C. e confronto con i dati storici per la ricostruzione della frequenza di
accadimento delle diverse tipologie di eruzioni esplosive riconosciute nel record
tefrostratigrafico.
• Ricostruzione dell’attività effusiva e dei collassi laterali dello Stromboli, attraverso
la mappatura dei campi lavici da attività laterale, esterna alla Sciara, la stratigrafia
189
e la datazione delle lave e dei livelli piroclastici e vulcanoclastici intercalati alle
colate, e la ricostruzione della dinamica eruttiva di quegli eventi che hanno dato
luogo ad attività fissurale e collassi laterali.
Vulcanologia archeologica e storica
La redazione finale del Catalogo delle eruzioni storiche dell'Etna che richiede una
messa a punto per una migliore definizione di due periodi storici, per la Sicilia
problematici dal punto di vista della disponibilità fonti: ossia il XV e il XVI secolo. Si
rendono perciò opportune alcune ricerche a Barcellona (Archivio della Corona
d'Aragona), e a Madrid (Biblioteca Nazionale, sez. manoscritti).
• Per la ricerca sui restanti vulcani italiani la ricerca dovrà proseguire approfondendo
i manoscritti dei secoli XV e XVI in sedi italiane (biblioteche e archivi di Napoli e
Palermo).
• Selezione e traduzioni in italiano delle parti delle fonti antiche e medievali (latine e
greche e arabe) riguardanti descrizioni dello stato dei vulcani. Questi testi (presenti
in banca dati ma non ancora trattati) consentono di evidenziare informazioni
sull'attività dei vulcani al tempo di scrittura delle fonti.
•
190
d. Storia del clima olocenico e tardo Pleistocenico in Italia (MI, CT, NA, RM1)
La storia del clima ha una tradizione di studi storici a livello internazionale forse
ancor più antica della sismologia storica. Il tema sta assumendo una importanza
crescente grazie ad una attenzione per l’ambiente in forte aumento. Negli anni ‘80
anni in Italia sono state già finanziate attività di preparazione di banche-dati sul clima
italiano (ad esempio Progetto Giano dell’ENEA) e sono stati raccolti molti dati
geologici. Tra questi ultimi, spiccano dati di recente acquisizione sulle variazioni
recenti del livello marino. Tuttavia, i diversi settori disciplinari finora citati hanno
generalmente proceduto senza mutue interazioni, anche per la mancanza di obiettivi,
finanziamenti e “occasioni culturali” unificanti, come grandi progetti finalizzati
nazionali o europei.
Questa attività nasce per modificare questo stato di cose. Essa prevede inizialmente
un censimento dell’esistente e la finalizzazione di tutti i dati già esistenti e di quelli che
saranno raccolti in futuro (dati di trincee, affioramenti, carotaggi ecc.) per ricostruire
la storia climatica a partire da dati sia storici che geologici e geoarcheologici. Dopo
una prima fase di raccolta si passerà a valutare la possibilità di sviluppare una bancadati, potenzialmente interfacciabile con diverse altre compilazioni già presenti
all’INGV. Lo sviluppo che questa disciplina potrebbe avere in questo laboratorio
sarebbe una garanzia dell'originalità nell'affrontare l'argomento. Si tratterebbe di
andare oltre una mera elencazione di date di eventi estremi, permettendo invece un
confronto costruttivo con i ricercatori che stanno studiando le stesse manifestazioni a
partire da dati di terreno. Tuttavia, dato il carattere fortemente innovativo di questa
proposta, si può prevedere che il 2005 sia un anno di semplice avvio delle attività, che
andrebbero a regime solo a partire dal 2006.
191
e. Sviluppo di una struttura logistica e operativa per la geologia sperimentale
(MI, CT, NA, RM1, RM2)
Il laboratorio geologico per eccellenza è il nostro pianeta. In questo laboratorio
vengono utilizzati vari strumenti che possono risiedere in laboratori fisici veri e propri,
in cui vengono analizzati e preparati campioni o esperienze (ad esempio laboratori di
sedimentologia, petrografia, geocronologia, paleomagnetismo), o che vengono di volta
in volta dislocati ed utilizzati nella regione in studio (ad esempio carotatori, geodimetri
elettronici, GPS differenziale, georadar). Per quanto riguarda la geologia sperimentale,
l’INGV possiede già alcuni laboratori e molta strumentazione per analisi di terreno
dislocati nelle varie sedi geografiche. Inoltre, molti ricercatori hanno collaborazioni in
corso con altri enti, istituzioni e laboratori commerciali, nazionali ed internazionali, per
lo sviluppo di analisi o l'utilizzo di stumentazione di particolare valore o complessità.
Questa linea di attività viene proposta come una struttura logistica e operativa
virtuale per la geologia sperimentale che ha come fini:
• massimizzare l'utilizzo delle risorse strumentali già presenti all’interno dell’INGV
nel campo della geologia;
• permettere ai singoli ricercatori di mettere in comune le proprie esperienze nel
campo della geologia sperimentale, e al tempo stesso beneficiare di quelle degli
altri.
Le principali attività previste per il 2005 possono essere così riassunte:
•
•
•
•
•
creazione di un inventario della strumentazione e laboratori INGV, individuazione
del livello di disponibilità per le sezioni e dei piani di utilizzo, creazione di una
interfaccia WEB per regolare l’accesso;
pianificazione di acquisti di strumentazione di utilizzo comune a seguito
dell’assegnazione di livelli di priorità;
creazione di un inventario ragionato dei laboratori commerciali utilizzati per i vari
tipi di analisi;
creazione di un inventario ragionato delle collaborazioni passate e in essere con
università e istituzioni di ricerca, italiane e straniere;
istituzione di un WEB-forum interno all’INGV per lo scambio di informazioni,
richiesta di collaborazioni, risoluzione di problemi tecnici, chiarimenti, ecc.
192
f. Sviluppo di un sistema integrato GIS/Banche dati (MI, RM1)
Molte delle attività che ricadono nel Laboratorio, con particolare riferimento a quelle
a carattere sismologico, utilizzano banche dati implementate su sistemi GIS per
sintetizzare i risultati della ricerca in una forma che faciliti le interazioni con le altre
componenti della ricerca. Non si tratta di banche dati parametriche, o meglio
cataloghi, di cui si occupa specificatamente il TTC 17, ma di banche dati in evoluzione
tanto nei contenuti, il che è ovvio, ma anche nei criteri stessi di compilazione, nella
valenza complessiva e nel tipo di interazione con gli altri ambiti di ricerca. Rientrano in
questa definizione:
• il Database of Italy’s Seismogenic Sources (DISS);
• il Catalogo dei Forti Terremoti in Italia;
• il Sistema informativo sulle eruzioni storiche dei vulcani italiani e mediterranei.
Si tratta di banche dati tipicamente poste a metà tra la ricerca a carattere più
accademico e le possibili applicazioni, nello spirito di quanto asserito poco sopra. Una
loro caratteristica essenziale è infatti quella di essere organizzate secondo le griglie di
riferimento delle analisi di pericolosità sismica e vulcanica, e di poter quindi essere
immediatamente utilizzate in questi contesti (per fare un esempio, tra il 2003 e l’inizio
del 2004 DISS ha già contribuito alla preparazione della nuova Mappa di Pericolosità
Sismica).
La banca dati DISS e il Sistema Informativo sulle eruzioni storiche dei vulcani
italiani e mediterranei verranno ulteriormente sviluppati nel 2005 e nel 2006; al
momento non sono previste nuove versioni del Catalogo dei Forti Terremoti in Italia,
in quanto questa banca dati rientrerebbe, con l'applicazione della riorganizzazione
della rete scientifica, a pieno titolo nelle attività relative a TTC 17. In particolare, la
banca dati DISS verrà ripensata non solo come insieme di osservazioni geologiche di
sintesi, ma come punto di arrivo stabile anche per le elaborazioni di sismicità storica
sintetizzate nel catalogo unificato CPTI, in stretta collaborazione con le attività di
qualificazione e ri-qualificazione dei dati storico-macrosismici previste nell'ambito del
TTC 17.
La possibilità di far convergere su un unico web server cartografico gli insiemi di
dati sopra richiamati sarà esplorata di concerto con quanto in via di proposizione e
discussione nell'implementazione ed evoluzione delle banche dati sismologiche come
previste all'interno del TTC 17.
Infine, è in fase di realizzazione una quarta banca dati relativa alla geologia del
Monte Etna la cui costruzione permetterà di disporre di un archivio completo e
facilmente accessibile di dati geologici, vulcanologici e strutturali. Tale archivio
permetterà anche un continuo e immediato aggiornamento dei fenomeni eruttivi in
corso. Questa banca dati potrà inoltre interfacciarsi con quella delle eruzioni storiche
contente le fonti, la cartografia storica e l’iconografia delle eruzioni raccolte per questo
vulcano.
193
3. Tabella con personale disponibile (mesi/persona) per il 2005 ed eventuali
esigenze particolari.
La tabella riassume le sei linee di sviluppo descritte nel documento. I compilatori di
questo Studio di Fattibilità propongono che queste sei linee vengano trasformate in
altrettante Grandi Attività Istituzionali ai fini della compilazione del Piano Triennale
2005-2007 (per questa ragione sono numerate come 2.1.1....2.1.x in quanto tutte
discendenti dall’Obiettivo Specifico 2.1.). La lista delle sezioni che contribuiranno
certamente alle attività include con certezza CT, MI, NA, PA, RM1, ma in diversi casi è
stata ravvisata l’opportunità, o quantomeno la possibilità, che vengano coinvolti anche
ricercatori di RM2 e CNT. Questa eventualità verrà affrontata in un una fase
successiva di evoluzione di questo SF.
Grande Attività Istituzionale
2.1.1
2.1.3
Identificazione di sorgenti
sismogenetiche mediante integrazioni
di dati diversi e di modelli
sismotettonici
Storia sismica delle principali sorgenti
sismogenetiche italiane e
mediterranee
Storia eruttiva dei vulcani italiani
2.1.4
Storia del clima olocenico in Italia
2.1.5
Sviluppo di una struttura logistica e
operativa per la geologia sperimentale
Sviluppo di un sistema integrato
GIS/Banche dati
2.1.2
2.1.6
CT
MI
NA
PA
RM1
?
194
SF13 “Metodologie e strumenti innovativi per la
sismologia”
Responsabile: E.Del Pezzo
195
196
Introduzione
Questo TTC nasce dalla volontà di far evolvere in modo coordinato le attività che
puntano allo sviluppo di strumentazione e tecniche di analisi non usuali in sismologia.
Si tratta quindi di un TTC “di frontiera” tra le attività tecnologiche in senso stretto e le
future applicazioni di ricerca.
Stato dell’arte delle iniziative in corso nell’INGV nell’ambito del Tema trasversale
Coordinato
a)In quali temi l’innovazione.
Gli estensori del presente documento individuano forti impulsi ad uno sviluppo delle
metodologie e degli strumenti di indagine sismologica nei seguenti settori di ricerca
dell’INGV:
1.Studio delle sorgenti sismiche associate alla dinamica dei vulcani.
2.Studio delle sorgenti sismiche associate ad aree tettonicamente attive.
3.Problemi di propagazione della radiazione elastica in mezzi con forti variazioni
laterali.
Tali temi sono illustrati e discussi nel Piano Triennale di attività. In particolare per i
punti precedenti sono previste, tra tutte le altre attività, come ad esempio quelle
relative allo sviluppo ed al miglioramento di reti ordinarie di sismometri, anche alcune
che per la loro caratteristica di innovazione rispetto alle tecniche ordinarie e per la
necessità che siano fortemente coordinate, costituiranno il fulcro del presente Tema
Trasversale. Esse sono: la realizzazione di reti geofisiche multisensore in pozzo;
l’installazione e la gestione di sensori dilatometrici da pozzo e l’installazione di array
sismici densi (P.T. pag. 11). In particolare, per i punti 1 e 2 sono di estrema
importanza le osservazioni sismiche in pozzo, che migliorano lo studio delle forme
d’onda filtrando l’effetto naturale degli strati geologici superficiali, nonché gli array di
sensori ubicati nei pressi delle faglie attive o di altre sorgenti di radiazione. Per il
punto 3 l’uso di array densi singolarmente o accoppiati a strumentazione in pozzo
assume una particolare rilevanza per quelle situazioni in cui il campo d’onda diffratto
prevale sul campo d’onda incidente. In tutti i temi su menzionati, l’interpretazione dei
risultati sperimentali viene ottenuta facendo ricorso a metodologie sismologiche non
convenzionali tra cui l’analisi multispettrale per la decomposizione spazio-temporale
del campo d’onda (Sonogrammi; tecniche di Fourier o di Wavelet transform nel
dominio delle frequenze, algoritmo MUSIC; cross-correlazione nel dominio dei tempi;
filtri di polarizzazione nel dominio delle frequenze e dei tempi, Singular Value
Decomposition). I risultati ottenuti dall’applicazione di tali metodologie risultano
fortemente migliorati dalla possibilità di simulare numericamente la propagazione del
campo d’onda in strutture tri-dimensionali complesse.
b) Gli strumenti dell’innovazione
1 - Gli array (antenne sismiche).
Gli array sono strumenti composti da sensori disposti sul territorio in configurazioni
geometriche adatte al campionamento spaziale (oltre che temporale) del campo
d’onda. Costituiscono quindi uno strumento utile allo studio della composizione
multispettrale (frequenza-numero d’onda) dei pacchetti d’onda che compongono i
197
segnali oggetto di indagine della sismologia. In particolare, permettono la stima delle
componenti del vettore d’onda per ogni fase che compone il pacchetto stesso, anche
quando il tempo d’inizio della fase stessa non è misurabile direttamente in modo
visuale sul sismogramma. Queste potenzialità si sono rivelate indispensabili nei
seguenti settori di ricerca dell’INGV:
a)in sismologia vulcanica per la localizzazione della sorgente del tremore vulcanico
e degli eventi a bassa frequenza. Hanno permesso una quantificazione delle
caratteristiche del campo d’onda per i vulcani attivi italiani consentendo la
determinazione della posizione e dell’estensione della sorgente del tremore
all’Etna ed allo Stromboli, nonché la verifica dell’assenza del tremore vulcanico
al Vesuvio.
b)nel monitoraggio della sismicità locale. Gli array migliorano la detezione e la
localizzazione di sorgenti sismiche ottenibili con le reti ordinarie. Essi infatti
permettono la misura di back-azimuth e velocità apparente di tutte le fasi
coerenti che compongono il sismogramma, aumentando il numero degli
osservabili (fasi S dirette, riflesse e/o rifratte).
c)nel settore del rischio sismico per il calcolo della
risposta locale
Come recentemente dimostrato dai risultati del progetto SESAME(UE),l’uso di array
sismici, congiuntamente a informazioni indipendenti sulla geologia e sulla
geometria degli strati superficiali, appare l’approccio più promettente per la
determinazione della velocità delle onde di taglio negli ultimi 30 metri (Vs30),
parametro che viene richiesto dalla normativa antisismica in vigore in Italia. Il
metodo si basa sull’inversione delle curve di dispersione ottenute studiando la
coerenza, nello spazio e nel tempo, delle forme d’onda del rumore ambientale.
2 - La strumentazione “borehole”.
I sismometri ed in generale i sensori di spostamento o di strain registrano segnali che
sono fortemente distorti dagli effetti di superficie e dall’influenza dell’eterogeneità
geologica presente nelle prime centinaia di metri di spessore della crosta. Porre tali
strumenti in pozzo migliora quindi le loro caratteristiche di sensibilità e dinamica.
Inoltre accoppiarli a sensori in superficie posti sulla loro verticale permette una visione
tridimensionale della propagazione elastica. Stimare l’effetto prodotto dalla struttura
superficiale è uno dei problemi fondamentali da risolvere per la valutazione del rischio
sismico e per comprendere la dinamica della sorgente.
Un altro problema importante è la rimozione del rumore dai segnali registrati. Un
dilatometro in superficie risente ad esempio delle variazioni di temperatura (che
producono un rumore che si sovrappone al segnale utile). Posti in pozzo divengono
sensibili (fino a 10**-12 s.u.) e capaci di registrare segnali che in superficie non sono
sempre osservabili, come i cosiddetti terremoti lenti o gli impulsi di strain prodotti
dalla dinamica delle camere magmatiche in caso di eruzione. La rilevazione di questi
fenomeni, a tutt’oggi considerati inusuali, potrebbe risultare importantissima per lo
studio dei precursori delle eruzioni e dei terremoti. (bibliografia relativa alla
strumentazione in pozzo ed ai dilatometri da pozzo).
3 - La simulazione numerica
L’uso di potenti calcolatori e del calcolo parallelo consente oggi di simulare i processi
propagativi su modelli 2D e 3D con dimensioni e complessità sempre crescenti. Sta
diventando possibile simulare i comportamenti dinamici completi (in termini delle
frequenze osservate) di sistemi fisici reali, come la risonanza di un bacino
sedimentario investito dalle onde generate da un terremoto a distanza locale o
regionale, o la risposta di un edificio vulcanico. Il motivo di questo progresso risiede
198
nei rapidi sviluppi paralleli delle tecniche computazionali numeriche, da un lato, e delle
prestazioni dei moderni calcolatori elettronici, dall’altro. La ricerca nel campo della
comprensione dei fenomeni associati alla propagazione delle onde sismiche sta
dunque di fatto entrando in una nuova era. Da diversi decenni esiste, in sismologia,
un gap tra osservazioni e teoria: qualità, quantità e complessità delle informazioni
contenute nei sismogrammi registrati superano di gran lunga le nostre capacità di
interpretazione e modellazione. Sinora, solo una limitatissima frazione di tutte le
informazioni contenute nei dati sono state utilizzate per esempio per ricostruire la
struttura terrestre profonda o per comprendere le proprietà della frattura sismica. I
metodi moderni, che sfruttano gli attuali sistemi di supercalcolo (ora relativamente
economici, come i cluster paralleli di computer Linux) si stanno ora rapidamente
avvicinando alla possibilità di sintetizzare forme d’onda complete in mezzi che
presentano tutte le complessità tipiche dei materiali geologici naturali: fortemente
eterogenei, anisotropi, anelastici, fratturati, porosi. Per questi motivi, risulta ormai
irrinunciabile tenere i contatti con questa rapida evoluzione del campo della sismologia
computazionale, che presumibilmente sarà sempre più alla base della interpretazione
quantitativa dei sismogrammi negli anni a venire.
Proposte di iniziative coordinate da svilupparsi nel biennio 2005-2006
Strumentazione esistente.
Array del Gran Sasso (UNDERSEIS)
E’ costituito da 21 punti stazione costituiti da sensori ad 1 Hz, acquisizione digitale a
24 bit disposti all’interno delle gallerie dei Laboratori del Gran Sasso con una
geometria approssimativamenyte triangolare e massima apertura di 600 metri. Per la
sua ubicazione al di sotto della superficie libera permette la quantificazione degli
effetti di superficie, che, come è noto, modificando le caratteristiche del campo
d’onda, distorcono il segnale. Questa potenzialità ha una importantissima ricaduta in
tutti gli studi sulla propagazione delle onde elastiche ad esempio migliorando la stima
dei parametri di attenuazione e fornendo informazioni quantitative sui processi di
formazione del sismogramma. Inoltre è un utile complemento alle reti sismiche
ordinarie contribuendo al monitoraggio della sismicità locale in un intorno della zona
dei laboratori.
Array di Arezzo – L'array permanente è attualmente in fase di progetto di
realizzazione. Nel 2000 è stato realizzato un esperimento temporaneo di durata di
circa un mese nell'area di Città di Castello (PG), studio di fattibilità nell'ambito del
progetto GNDT “Progettazione e installazione di un array sismico a piccola scala come
sistema di allarme sismico” (Braun, 2000). I risultati dell'esperimento sono stati
analizzati in collaborazione con il Centro Sismologico Norvegese NORSAR (Braun et.
al., 2004). Nel 2003, nell'area geotermica di Larderello-Travale (PI), è stato installato
un piccolo array temporaneo di detezione mirato allo studio dei meccanismi associati
alla sismicità di tipo sciame, l'esperimento è avvenuto nell'ambito della collaborazione
fra INGV e Enel-Green Power.
Array del Vesuvio – E’ operativo da ottobre 2003, attualmente costituito da 4 punti
stazione, equipaggiati con sensori ad 1 Hz (sono previsti nel prossimo futuro 21
canali) ed è disposto in prossimità del cratere del Vesuvio. Registra in continuo e
l’acquisizione dei dati è centralizzata insieme a tutti gli altri dati della rete ordinaria di
sorveglianza. Ha lo scopo, nella configurazione finale, di controllare la possibile
insorgenza di rumore correlato nel fondo (tremore vulcanico), fenomeno legato a
dinamica magmatica, e di discriminare e localizzare possibili eventi LP (Long Period)
anch’essi generati dalla stessa dinamica.
199
Array(s) dell’Etna – Attualmente sono installati due array a corto periodo. Il primo,
denominato APCZ, è operativo dal 16 giugno 2004 sul versante N-NE in località Piano
delle Concazze. Il secondo, denominato ACPZ, è operativo dal 14 luglio 2004 sul
versante W-SW in località Cratere del Piano. L’array APCZ è costituito da quattro
sensori, di cui uno a tre componenti, e gli altri tre solo a componente verticale.
L’acquisizione è attualmente locale, continua a 125 campioni al secondo. L’array
ACPZ è costituito da sei componenti verticali a corto periodo. L’acquisizione è locale,
continua a 125 campioni al secondo. Gli array hanno lo scopo di monitorare l’attività
del tremore e degli eventi LP dell’Etna per una localizzazione continua delle sorgenti
magmatiche che ne sono l’origine con ovvie ricadute nell’ambito della sorveglianza dei
vulcani e della ricerca in sismologia vulcanica.
Rete di dilatometri da pozzo del Vesuvio, dei Flegrei e di Stromboli - E’ in funzione da
più di 4 anni 1 dilatometro da pozzo in località Camaldoli della Torre sulle pendici del
Vesuvio. E’ un dilatometro di Sacks-Everston, costituito da un sensore ad alta
sensibilità (10-13 u.s.) sito ad una profondità di 250 metri, con acquisizione continua in
superficie ad alto range dinamico. 3 dei 6 canali del data loger (Q330 Kinemetrics a 6
canali) sono dedicati all'acquisizione dei due canali dei dilatometri (a due differenti
sensibilità) ed alla pressione atmosferica. I rimanenti 3 canali saranno dedicati ai
segnali di sismometri da pozzo a larga banda che verranno presto installati. Al
momento l'acquisizione è solo locale ma è in corso la gara per l'installazione di linee
ADSL con 2 indirizzi pubblici IP per la trasmissione automatica dei segnali in
INTRANET.
Più recentemente sono stati installati, nell’ambito di un progetto finanziato dalla
Regione Campania (CRDC-AMRA) altri 6 strumenti di uguali caratteristiche nelle
seguenti località:
Pozzuoli (Rione Toiano)
Pozzuoli (Monterusciello)
Quarto
Napoli (Chiaiano)
S.Anastasia
Osservatorio Vesuviano.
La profondità è di circa 200 m per tutti (solo a Pozzuoli R.T. è installato a 120 m per le
elevate temperature). Tra breve sarà operativo, con i fondi della convenzione INGVPotezione Civile, un programma che prevede la installazione a Stromboli, in località
Punta Lena e Ginostra di altri due dilatometri da pozzo. L'installazione è prevista la
prossima primavera con acquisizione sempre su supporti locali(Q330) e trasmissione
radio dei segnali.
Stazioni in pozzo di Roma, Ferrara e Città di Castello - Alle due stazioni in pozzo di
Roma (80 m) e Ferrara (120 m) si è recentemente è aggiunta una stazione sismica in
pozzo a ridosso del segmento meridionale della Valtiberina Toscana, nelle immediate
vicinanze dell'area urbana di Città di Castello (PG). La profondità cui è stato
posizionato il sensore, circa 180 m, ha consentito il raggiungimento del substrato
rigido del bacino. Il sensore in profondità è accoppiato ad un sismometro con identiche
caratteristiche strumentali in superficie. L'installazione è stata realizzata dal Centro
Nazionale Terremoti e la gestione è attualmente affidata all'Osservatorio Sismologico
di Arezzo.
Uno degli obiettivi di una recente convenzione fra INGV e Regione Toscana è quello di
inserire nell'ambito di una rete di monitoraggio della sismicità locale una stazione in
pozzo. La progettazione , la realizzazione e la gestione di tale progetto sono stati
affidati all'Osservatorio Sismologico di Arezzo. In tale ambito, nei primi mesi del 2005
200
è prevista l'installazione di una stazione sismometrica a sei canali con sensori in pozzo
e in superficie nel centro urbano di Sansepolcro (AR). Essa si configura come secondo
punto sismometrico di rilevazione profonda nel bacino della Valtiberina Toscana e
presenta le stese caratteristiche tecniche della stazione di Città di Castello.
I risultati ottenuti utilizzando le strumentazioni innovative su descritte indicano
chiaramente che è necessaria una razionalizzazione delle tecniche di analisi per un
utilizzo dei risultati stessi più massivo e orientato al miglioramento delle applicazioni
da utilizzarsi per un monitoraggio up-to-date. In altre parole si ritiene neccessario,
attraverso l’acquisizione e la preanalisi dei dati raccolti dagli strumenti di cui si è
parlato, organizzare un “monitoraggio avanzato” che proietti quello esistente in una
prospettiva futura, alla luce degli sviluppi della nuova tecnologia e dei risultati della
ricerca.
Individuiamo quindi per tale sviluppo i seguenti punti qualificanti da affrontare e/o
migliorare nel prossimo anno, nell’ambito della coordinazione del presente Tema
Trasversale Coordinato.
a)Studio del campo d’onda del rumore sismico per problemi di risposta di sito
(amplificazione locale). Fornirà l’input dei sismologi ai problemi di ingegneria
sismica. Dovranno essere individuate le aree prioritarie di intervento e
utilizzate appropriatamente ed in collaborazione tra le sezioni interessate al
coordinamento tutte le strumentazioni disponibili. Il coordinamento avverrà
quindi sia sulla scelta dei siti di indagine che sui metodi e sulla
strumentazione.
b)Studio del campo d’onda relativo alle fasi coerenti dei terremoti locali e regionali.
Fornirà una conoscenza più approfondita dei meccanismi di sorgente e dei
dettagli della propagazione in strutture eterogenee. Contribuirà agli studi di
Tomografia multiparametrica (velocità, attenuazione e scattering) del
territorio italiano, per la ridefinizione delle strutture geologiche in termini
quantitativi. Il coordinamento avverrà nella diffusione dei dati raccolti e nella
standardizzazione delle tecniche di analisi.
c)Studio del campo d’onda dei terremoti vulcanici (LP) e del tremore. Il
riconoscimento ed il meccanismo i questi eventi sono elementi essenziali per
la sorveglianza delle aree vulcaniche attive e per la previsione delle eruzioni.
Contribuirà inoltre alla comprensione dei meccanismi di sorgente in cui sono
implicati processi di fluidodinamica. Il coordinamento avverrà nella definizione
delle aree “target”, anche in collaborazione con il TTC “sorveglianza sismica
dei vulcani”, nell’uso razionale e coordinato della strumentazione e nella
standardizzazione delle tecniche.
d)Studio del campo d’onda della radiazione coerente (fasi P ed S dirette) ed
incoerente (coda dei terremoti locali e regionali) La ridefinizione delle leggi di
attenuazione del territorio italiano è in fase avanzata di studio, con lo scopo di
migliorare la stima delle accelerazioni massime attese nelle aree a maggior
rischio di evento sismico. A tale scopo è fondamentale una omogeneizzazione
dei dati sismici di base ed un miglioramento delle metodologie di analisi.
Importanti a questo riguardo sono le potenzialità offerte dalla stabilità delle
stime di attenuazione ottenibili dalle proprietà delle onde diffuse dei terremoti
locali e regionali (Mayeda, 199X). Si possono utilizzare per migliorare
sensibilmente queste stime sia gli array che le strumentazioni in pozzo. Il
coordinamento avverrà nella definizione appropriata delle aree di studio, nella
standardizzazione delle tecniche e metodologie (anche di simulazione
numerica) e nell’utilizzo del data set più completo disponibile.
e)Studio ed osservazione di fenomeni precursori dei terremoti e delle eruzioni,
legati a variazioni dello stato di sforzo nelle rocce. Le osservazioni fatte con
201
strumenti in pozzo e con array di sismometri permettendo un miglioramento
del rapporto segnale rumore (anche di un ordine di grandezza), favoriscono
l’osservazione di fenomenologie legate alla variazione dei campi di stress in
aree potenzialmente attive, come i vulcani e le aree sismogenetiche.
L’aumento dello stato di sforzo nei volumi di roccia è preceduto ed
accompagnato da variazioni dello stato elastico (che producono variazioni di
velocità ed attenuazione per scattering) e dall’insorgenza dei fenomeni di
birifrangenza elastica. Questi ultimi si stanno rivelando sempre più come
candidati precursori di eruzioni e terremoti. Il coordinamento avverrà nella
selezione delle aree test; nell’omogeneizzazione dei data base e delle
metodologie di analisi; nel monitoraggio di routine di alcuni parametri ritenuti
importanti (tra gli altri i parametri di splitting).
Il progetto di sviluppo della strumentazione innovativa nel 2005.
Array.
Verranno considerati i risultati ottenuti dagli strumenti già in funzione al fine di
rendere permanenti o semi-permanenti i due array dell’Etna (UFs di Sismologia e
monitoraggio di Catania e Napoli) per migliorare la sorveglianza dell’Etna. Si prevede
di rendere più rapida dell’attuale l’acquisizione dei dati e la pre-analisi.
Si prevede un miglioramento dell’attuale array del Vesuvio, che dovrebbe diventare a
21 canali trasmessi in digitale in tempo reale ad un centro di acquisizione (Unità
funzionali di Sismologia e Metodologie di Sorveglianza e Centro di Monitoraggio di
Napoli).
Per quanto riguarda l'attività dell'Osservatorio Sismologico di Arezzo, si prevede
l'installazione di un array a piccola apertura, in collaborazione con il NORSAR e
l'Università di Potsdam, a integrazione della rete sismica definita dalla convenzione
con la Regione Toscana succitata. L'utilità di tale strumento ai fini di miglior detezione
degli eventi locali a bassissima magnitudo si è dimostrato evidente proprio grazie ai
risultati dello studio di fattibilità svolto nel 2000 e precedentemente descritto.
Saranno aumentati i canali di acquisizione dell’array dell’Aquila ed acquisiti in tempo
reale ed in sharing presso l’Osservatorio Vesuviano e i Laboratori Nazionali del Gran
Sasso.
Strumentazione in pozzo
E' prevista l'installazione di un dilatometro di Sacks Everston a Panarea, appena le
difficoltà logistiche affrontate nella ubicazione dei primi due a Stromboli verranno
superate. Inoltre in collaborazione con il Il Dipartimento di Fisica dell’Università di
Salerno è prevista l’installazione di altri dilatometri in Appennino meridionale.
Verrà installato nell’area Etnea un array tri-dimensionale (con un elemento lineare in
pozzo, in località Pitarrone, presso la faglia Pernicana1 e resi permanenti i due array
1
Nel triennio 1996-98 è stato condotto un progetto di ricerca GNV al Mt. Etna, finalizzato alla
predisposizione di un primo sito sperimentale in pozzo profondo per il monitoraggio geofisico integrato.
Lo studio di fattibilità ha evidenziato come, per eseguire installazioni strumentali profonde all’Etna, è
possibile sfruttare i pozzi scavati a mano presenti nell’ area. Tali pozzi, scavati per ricerche idriche, molti
dei quali non produttivi a seguito dell’abbassamento delle falda, posseggono diametri di 2-3 metri e
raggiungono profondità anche di 300 metri. Il progetto GNV articolatosi in diverse fasi, e iniziato con lo
studio di fattibilità, ha permesso di individuare una decina di pozzi potenzialmente utilizzabili. Di questi ne
è stato scelto uno, denominato pozzo Pitarrone (Lat. 37.812 Long. 15.057), nell'alto versante
settentrionale del vulcano, localizzato poco a nord della faglia della Pernicana.
Nel corso del 2004 si è deciso di procedere:
- ad eseguire la pulitura del fondo pozzo attraverso una Ditta specializzata;
- a sperimentare un nuovo sistema di acquisizione, visto che quello sperimentato negli anni 90 risulta
ormai tecnologicamente superato. A tal proposito si è pensato ad acquistare una scheda a 24 canali a 24
202
attualmente operanti con strumentazione adatta alla trasmissione digitale dei segnali,
che verranno acquisiti nel centro di Catania, e resi fruibili attraverso GRID INGV (vedi
Tema relativo)2
Simulazione numerica
Verrà implementato, sul cluster di Roma dell’INGV, un codice per il calcolo delle forme
d’onda complete secondo la tecnica degli elementi spettrali applicata alla geometria
sferica, per la simulazione di sismogrammi broadband e a lungo periodo a scala
continentale e globale. Un primo obiettivo consiste nell’utilizzo di questa tecnica per
studiare i possibili effetti di bias che forti eterogeneità strutturali possono avere sul
calcolo dei tensori momento sismico e nell’utilizzo di sismogrammi numerici
differenziali per il calcolo dei parametri geometrici delle sorgenti sismiche. In seguito,
analogo codice di calcolo (elementi spettrali) in geometria cartesiana verrà
presumibilmente utilizzato per la determinazione della struttura terrestre, assai più
onerosa dal punto di vista computazionale.
Per il calcolo su scala più locale, oltre agli elementi spettrali si useranno anche
tecniche alle differenze finite e agli elementi finiti. Lo sviluppo di codici per il calcolo
parallelo si avvarrà della collaborazione con il Consorzio per le Applicazioni di Super
Calcolo dell’Università di Roma (CASPUR).
Personale esistente e mesi/persona.
Sezione di Napoli
UF di Sismologia– 11 persone. Per un totale di 6 mesi/uomo/persona
Sezione di Catania
UF di sismologia - 10 persone per un totale di 3 mesi/anno/persona
UF Centro Operativo – 3 persone per un totale di 3mesi/anno/persona
Sezione Roma 1
UF6 - 6 persone per un totale di 2 mesi/anno/persona
Osservatorio Sismologico di Arezzo - 1 persona per 2 mesi/anno, 2 persone per 1
mese/anno/persona.
Sezione di Milano. 1 persona per 2 mesi/anno/persona
Personale necessario mancante:
Sezione di Napoli
Sezione di Roma1
Sezione di Catania
1 tecnologo
1 tecnologo
1 tecnologo
Bibliografia
Del Pezzo, E., La Rocca, M. and G. Saccorotti.(2000) Multiple seismic antennas for
monitoring volcanic activity: an example of application to stromboli volcano. In
bit per poter, oltre ad installare i sensori 3C a fondo pozzo e in superficie, realizzare anche un mini array
in superficie.
2
Parametri Meteo
L’INGV dispone di 2 stazioni VBB (Very Broad Band. AIO, VAE) situate intorno all’Etna. Una terza (SSY) è
in stato di allestimento. Tali stazioni sono inserite nel contesto della sismologia regionale e globale, in
particolare MEDNET e CTBTO. Ultimamente sono state installate delle stazione sismiche a larga banda
anche sull’ Etna con lo scopo dello studio di segnali a lungo periodo generati dal vulcano stesso. La
corretta analisi di questi fenomeni richiede un accurato studio sui fattori ambientali che possono costituire
una notevole sorgente di “noise” a bassa frequenza. I sensori VBB sono, come noto, sensibili alle
fluttuazioni della temperatura e della pressione atmosferica (specie per onde di pressione con ampiezza
maggiore di 100 mbar). D’altra parte si pone il problema in quanto i segnali sismici del vulcano stesso
siano influenzati dalla situazione meteo, espressa da parametri come la pressione atmosferica oppure le
precipitazioni. Si propone pertanto di affiancare, nel sito di alcune selezionate stazioni [sismiche] (sia su
Etna che ai siti VBB) delle unità di acquisizione dati meteorologici (pressione atmosferica, temperatura,
velocità del vento, pluviometria.
203
Problems in Geophysics for the next millennium, Boschi, Ekstrom and Morelli eds.
Editrice Compositori, Bologna, Italy.
Scarpa,R., Amoruso, A., Crescentini, L., Linde, A.T., Sacks, S., Del Pezzo, E., Martini,
M. (2000) Forecasting volcanic eruptions by geophysical methods: The case of
Vesuvius and Campi Flegrei, Italy. in Problems in Geophysics for the New Millennium,
Boschi, Ekstrom and Morelli, eds.Editrice Compositori, Bologna, Italy.
Saccorotti, G., Zuccarello L., Del Pezzo E., Ibanez J., Gresta S. (2004) . Quantitative
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Rovelli, Antonio; Caserta, Arrigo; Marra, Fabrizio; Ruggiero, Vittorio (2002) Can
Seismic Waves Be Trapped inside an Inactive Fault Zone? The Case Study of Nocera
Umbra, Central Italy. Bull Seism. Soc. Am., 92, 6, 2217-2232.
Scarpa, R.; Muscente, R.; Tronca, F.; Fischione, C.; Rotella, P.; Abril, M.;Alguacil, G.;
De Cesare, W.; Martini, M (2004) UNDERSEIS: The Underground Seismic Array .
Seismological Research Letters, 75, 493-504
204
SF14 “Modellazione fisico-matematica dei processi
vulcanici”
Responsabile: G.Macedonio
205
206
Questo SF è stato proposto dal“Gruppo di lavoro per la riorganizzazione delle sezioni
per consentire la migliore implementazione del Piano Triennale 2004-2006” con la
seguente motivazione: “Questo TTC nasce dalla necessità di coordinare lo
sviluppo dei modelli nel campo della Fisica del vulcanismo con le applicazioni
a fini di valutazione della pericolosità, armonizzando su scala nazionale gli
sforzi delle sezioni”, con una stima totale di circa 152 mesi-uomo/anno.
Successivamente il Presidente dell’INGV, con Decreto 326 del 30/9/2004, ha
incaricato Giovanni Macedonio (Coordinatore, INGV, OV-Napoli), Mauro Coltelli
(INGV, Catania), e Augusto Neri (INGV, Roma1-Pisa) di elaborare il presente SF
per l’eventuale costituzione di un TTC.
Sommario
Lo sviluppo di modelli fisico-matematici in grado di descrivere l’evoluzione dei
processi vulcanici rappresenta un elemento strategico per la comprensione della
dinamica dei vulcani e per la valutazione della loro pericolosità e la mitigazione del
rischio. Questa attività è contenuta nel Piano Triennale 2004-2006 (PT0406)
all’interno dell’Obiettivo Generale 3, Studiare e Capire il Sistema Terra, Obiettivo
specifico, Struttura e Dinamica dell’Interno della Terra (3.A), tema Fisica del
Vulcanismo (3.A.3). I modelli fisico-matematici costituiscono una metodologia
complementare e strettamente collegata alle tecniche osservative del sistema
vulcanico (Obiettivo Generale 1 del PT0406 e TTC2, TTC3, TTC4, TTC5, SF7) e a
quelle di laboratorio e terreno (vedi Obiettivo Generale 2 del PT0406 e SF10, SF11,
SF12). Le ricerche di modellistica fisico-matematica, proprio per la loro capacità di
definire scenari quantitativi di un determinato processo vulcanico, sono inoltre cruciali
nella stima quantitativa della pericolosità e quindi del rischio vulcanico (Obiettivo
Generale 4, Comprendere e Affrontare i Rischi Naturali, Obiettivo Specifico,
Pericolosità e Rischio Vulcanico (4.2).
Le attività di modellistica fisico-matematica, e le loro applicazioni alla
pericolosità vulcanica, attualmente in corso presso l’Istituto vengono prevalentemente
svolte nell’ambito di progetti finanziati presso l’Osservatorio Vesuviano di Napoli, la
sezione Roma-1, e la sezione di Catania. I principali Enti finanziatori sono il
Dipartimento di Protezione Civile (DPC), il Ministero dell’Istruzione dell’Università e
della Ricerca (MIUR), l’Unione Europea (UE), e alcune Amministrazioni Regionali come
la Regione Campania e Sicilia.
Dallo studio di fattibilità realizzato risulta che sarebbe probabilmente giustificata
la creazione di due distinti TTC, il primo sulla modellistica fisico-matematica dei
processi vulcanici, il secondo sulla pericolosità vulcanica. La pericolosità vulcanica si
avvale infatti dei contributi di diverse altre metodologie in aggiunta a quelli della
modellistica (misure sul terreno, misure di laboratorio, ecc.). Ciò nonostante, in
questa fase, ci appare prioritaria la creazione di un coordinamento nazionale sullo
sviluppo e applicazione di modelli fisico-matematici in quanto questa metodologia, pur
essendo sviluppata in tre sezioni, non risulta rappresentata in alcun altro TTC/SF. In
particolare, è auspicabile che nell’ambito del presente TTC si coordinino le applicazioni
dei modelli sviluppati finalizzate alla stima della pericolosità vulcanica.
In definitiva, si propone di attivare un TTC dal titolo (leggermente variato
rispetto a quello originario su riportato) “Modelli fisico-matematici dei processi
vulcanici e loro applicazione alla valutazione della pericolosità” con l’obiettivo
di favorire lo sviluppo e l’armonizzazione dei modelli fisico-matematici nel
campo della Fisica del Vulcanismo con particolare attenzione alla loro
applicazione alla valutazione, quantitativa e probabilistica, della pericolosità
vulcanica. Per quanto riguarda le applicazioni dei modelli alla stima della pericolosità
vulcanica, è necessario che venga realizzata una efficace collaborazione tra questo
207
TTC e quelli dedicati alle altre metodologie vulcanologiche attinenti a questo tema
(TTC2, TTC3, TTC4, TTC5, SF7, SF10, SF11, SF12, e SF18).
Nella seguente Sezione 1 verranno riassunte le diverse attività attualmente in
corso nell’INGV sulla tematica del presente TTC facendo esplicito riferimento ad alcuni
dei principali lavori pubblicati. La Sezione 2 descrive invece più dettagliatamente una
serie di problematiche e progetti sui quali sarebbero auspicabili delle iniziative
coordinate interne all’Istituto per il biennio 2005-2006. Infine la Sezione 3 riporta una
stima approssimativa del personale, con i relativi mesi-uomo, impiegati sulla tematica
del presente TTC.
Va sottolineato che per la realizzazione delle iniziative coordinate descritte nella
Sezione 2 di questo documento è necessario un adeguato investimento, in termini di
risorse umane e finanziarie, sia su fondi istituzionali che su progetti finalizzati
coordinati nell’ambito di questo TTC.
1. Stato dell’arte delle iniziative in corso nell’ente nell’ambito dell’argomento
Verranno ora richiamate le problematiche scientifiche affrontate nell’ambito
della tematica del TTC, suddividendole in ricerche relative ai processi pre-eruttivi ed
eruttivi. Tale descrizione riflette in gran parte la struttura e i contenuti del PT0406.
Processi pre-eruttivi. Per quanto riguarda i processi pre-eruttivi, il PT0406
suddivide le ricerche nei seguenti sottotemi: a) sismologia vulcanica, b) deformazioni,
gravimetria, e magnetismo e c) geochimica. Tra queste, le ricerche di sismologia
vulcanica non verranno discusse nell’ambito di questo SF in quanto si ritiene che siano
oggetto specifico dello SF n. 13 dal titolo “Metodologie e strumenti innovativi per la
sismologia”. In ogni caso, una stretta collaborazione dovrà essere instaurata tra i due
TTC in modo da ottenere una visione più completa e multidisciplinare dei processi in
studio.
Deformazioni, gravimetria e magnetismo. Relativamente alle ricerche di
deformazione, gravimetria e magnetismo, i modelli fisico-matematici attualmente in
fase di sviluppo ed applicazione possono classificarsi essenzialmente in modelli inversi
e diretti. Per quanto riguarda i modelli inversi, essi vengono utilizzati nella inversione
integrata dei dati sperimentali che provengono dalle varie tecniche osservative quali le
reti geodetiche, GPS, gravimetriche, magnetiche, ecc. Tali modelli si basano
prevalentemente su tecniche di regressione ed ottimizzazione quali le Reti Neurali, gli
Algoritmi Genetici, gli Algoritmi di tipo “Simulated Annealing” (Maugeri et al., 1996;
Nunnari et al., 2004). Viceversa, i modelli diretti cercano di descrivere la dinamica del
processo deformativo risolvendo, tramite tecniche di discretizzazione alle differenze
finite o agli elementi finiti, le fondamentali equazioni dei corpi elasto-visco-plastici
date opportune condizioni iniziali e al contorno (Transatti et al., 2002; Beauducel et
al., 2004, Troise et al., 2004). Tali modelli, sviluppati nell’ambito di progetti GNV,
MIUR e UE, si sono particolarmente concentrati sulle deformazioni prodotte da una
sorgente vulcanica, quale una camera magmatica o un dicco, prendendo in
considerazione gli effetti rappresentati dalla superficie topografica e dalle discontinuità
interne della struttura. Questi modelli permettono di fatto di avere informazioni più
accurate sulla natura, posizione e geometria delle sorgenti nonchè di definire un
quadro più completo della dinamica dell’apparato vulcanico. Le principali applicazioni
di questi modelli, inversi e diretti, sono state realizzate all’Etna e ai Campi Flegrei
(Bonforte e Puglisi, 2003; Branca et al., 2003, Carbone et al, 2003; Del Negro e
Correnti, 2003; Puglisi e Bonforte, 2004; Beauducel et al., 2004; Troise et al., 2004).
Geochimica. Gli studi teorici relativi a ricerche di carattere geochimico si
possono a sua volta suddividere in due filoni principali: 1) studi mirati a descrivere le
condizioni di equilibrio termodinamico tra il liquido magmatico e i componenti volatili
coesistenti, e 2) studi rivolti alla descrizione quantitativa dei processi di circolazione di
208
fluidi nelle aree vulcaniche. Per quanto riguarda gli studi del primo tipo sono in fase di
ulteriore sviluppo modelli chimico-fisici in grado di descrivere gli equilibri
termodinamici, multicomponente e multifase, delle miscele magmatiche. Tali modelli
sono di fatto determinanti nello stimare le quantità totali di volatili disciolti nei magmi
e nell’indagare le modalità di degassamento durante periodi di quiescenza e preeruttivi (Moretti et al., 2003; Moretti e Papale, 2004; Papale, 2004). Viceversa, gli
studi del secondo tipo hanno visto l’utilizzo di modelli fisici in grado di descrivere il
trasporto accoppiato di calore e fluidi magmatici di varia natura. Modelli numerici sono
stati principalmente utilizzati per descrivere gli effetti causati da opportune condizioni
al contorno sulla circolazione dei fluidi (Troise et al., 2001) e da una iniezione di fluidi
magmatici di origine profonda sul sistema idrotermale della Solfatara ai Campi Flegrei
(Chiodini et al., 2003; Todesco et al.,2003). L’accoppiamento del modello di
circolazione idrotermale con un modello di deformazione ha inoltre permesso di
analizzare l’effetto dei fenomeni di trasporto sulla deformazione della struttura
vulcanica (Todesco et al., 2004).
Processi eruttivi. Per quanto riguarda i fenomeni eruttivi considerevoli
progressi sono stati realizzati negli ultimi anni nell’ambito di progetti finanziati dal
DPC, dalla UE e dal MIUR. Qui di seguito è riportata una descrizione sintetica dei
modelli esistenti o in fase di sviluppo da parte dei ricercatori dell’INGV per ciascuno
dei principali domini fisici che costituiscono l’apparato vulcanico.
Camera magmatica. Le ricerche relative alla dinamica dei processi in camera
magmatica, ovvero alla sua evoluzione chimica e termica, hanno portato allo sviluppo
di due modelli distinti: 1) un modello 1D omogeneo e quasi-stazionario in grado di
descrivere il processo di svuotamento del serbatoio magmatico (CPIUC, Macedonio et
al., 2004a), e 2) un modello numerico, tuttora in fase di sviluppo, 2D monofase e
multicomponente, in grado di descrivere l’evoluzione spaziale e temporale dei processi
in camera magmatica (Longo et al., 2004). Entrambi i modelli permettono di
descrivere anche il processo di risalita del magma lungo il condotto vulcanico sebbene
a scale spaziali e temporali molto diverse tra loro. In particolare, il modello 1D
permette di descrivere l’evoluzione dei principali parametri eruttivi su scale temporali
rappresentative della durata dell’intera eruzione, mentre il modello 2D permette di
analizzare i fenomeni di miscelamento e raffreddamento dei magmi, nonché le
caratteristiche multidimensionali e transienti di questi processi. Vesuvio e Campi
Flegrei sembrano rappresentare possibili future applicazioni di questi modelli.
Condotto vulcanico. La dinamica del processo di risalita del magma è stata
oggetto di studio, negli ultimi mesi, di diversi modelli fisico-matematici. Modelli 1D,
multifase e stazionari del processo di risalita, ampiamente utilizzati negli ultimi dieci
anni (vedi ad esempio CONDUIT4, Papale, 2001) sono stati affiancati da modelli 1D
monofase e stazionari (Costa e Macedonio, 2002; CPIUC, Macedonio et al., 2004) e da
modelli 2D, monofase/multifase e transienti (D’Auria et al., 2004, Longo et al., 2004)
in grado di accoppiare la dinamica di risalita del magma con la dinamica di
svuotamento del serbatoio magmatico. Mentre i modelli 1D appaiono particolarmente
efficaci, una volta accoppiati con modelli strutturali o di dispersione atmosferica, nel
fornire indicazioni di prima grandezza sull’influenza del sistema magmatico
sull’evoluzione delle eruzioni esplosive in regime quasi-stazionario (come ad esempio
quelle del Vesuvio o dei Campi Flegrei), i secondi permettono di descrivere meglio le
caratteristiche locali del flusso e i processi transienti che avvengono durante eruzioni
esplosive di più piccola scala (come ad esempio durante l’attività Stromboliana).
Ricaduta di cenere. Passi avanti sono stati realizzati anche nella modellistica dei
principali processi di dispersione piroclastica, ed in particolare nella simulazione dei
processi di ricaduta delle ceneri da colonne Pliniane, collasso della colonna vulcanica e
formazione di flussi piroclastici, ed eruzioni di breve durata di tipo Vulcaniano. Per
quanto riguarda i modelli di ricaduta, il modello 2.5D HAZMAP (Macedonio et al.,
2004b), basato sulla risoluzione dell’equazione di avvezione-diffusione, è stato
209
applicato per ottenere mappe di ricaduta di ceneri al Vesuvio (Cioni et al., 2003) e ai
Campi Flegrei (Pfeiffer et al., 2004). Questo modello è stato applicato anche a due
recenti eruzioni esplosive dell’Etna (Scollo and Coltelli, 2003), e test di sensibilità sono
stati effettuati e confrontati col deposito di materiale piroclastico di tali eruzioni
(Coltelli et al., 2001). Un altro modello 2D (Bonadonna et al., 2004), basato anch’esso
sulla risoluzione dell’equazione di avvezione-diffusione, è stato applicato a tali eruzioni
e attualmente è in corso la produzione di mappe di pericolosità da ricaduta di cenere
per l’Etna. Viceversa, modelli 3D in fase di sviluppo e applicazione, come FALL3D
(sviluppato nell'ambito del progetto europeo EXPLORIS) e CALPUFF (Barsotti et al.,
2004), permettono di utilizzare direttamente i dati di previsione meteorologica e di
descrivere le caratteristiche 3D e transienti del processo di dispersione. L’applicazione
di questi modelli all’Etna appare estremamente urgente anche alla luce dei protocolli
tecnico-operativi in fase di sviluppo presso l’Ente Nazionale di Aviazione Civile (ENAC)
e il DPC che coinvolgeranno direttamente l’INGV.
Flussi piroclastici. Per quanto riguarda la simulazione del collasso della colonna
eruttiva e la formazione dei flussi piroclastici negli ultimi anni è stato sviluppato e più
volte applicato il modello multifase e multicomponente PDAC2D, in grado di descrivere
le caratteristiche non-stazionarie e di non-equilibrio di questi fenomeni (Neri et al.,
2003). Applicazioni di questo modello sono state realizzate al Vesuvio (Todesco et al.,
2002; Esposti Ongaro et al., 2002), al vulcano Soufriere Hills (Montserrat) (Clarke et
al., 2002), e sono tuttora in corso ai Campi Flegrei. L’estensione di questo modello
alla terza dimensione è ugualmente in corso nell’ambito del progetto EU EXPLORIS.
Questo sviluppo permetterà di descrivere meglio l’influenza della turbolenza e della
morfologia del vulcano sul processo di formazione e messa in posto delle correnti di
densità. Un modello 1D di propagazione dei flussi piroclastici basato sull’assunzione di
fluido Binghamiano è stato recentemente applicato ai Campi Flegrei (Rossano et al.,
2004).
Dispersione dei gas. Modelli fisico-matematici del processo di dispersione dei
gas vulcanici nell’atmosfera sono stati sviluppati di recente nell’ambito dell’INGV. In
particolare, è stato sviluppato un primo modello di dispersione basato sulla soluzione
delle equazioni di trasporto dei componenti gassosi utilizzando un codice agli elementi
finiti (Macedonio e Costa, 2002). Inoltre, un modello 3D esplicito, basato sulla
soluzione dell’equazione di avvezione-diffusione, in grado di essere accoppiato con
modelli meteo locali o a scala regionale, è stato sviluppato ed applicato alla
dispersione dei gas della Solfatara ai Campi Flegrei (Costa et al., 2004).
Colate di lava. Per quanto riguarda la simulazione delle colate di lava, durante
l’anno in corso sono stati pubblicati diversi modelli fisici in grado di descrivere,
utilizzando approcci e metodologie tra loro diverse, la dinamica di messa in posto e le
aree potenzialmente invadibili. In particolare, si evidenziano quelli basati sulla tecnica
delle Reti Neurali (Del Negro et al., 2004), su perturbazioni stocastiche della
topografia (DOWNFLOW, Favalli et al., 2004), e sulle equazioni Shallow-Water (Costa
e Macedonio, lavoro in corso). Alcuni di questi modelli sono anche stati utilizzati
durante la recente eruzione dell’Etna del Settembre 2004 fornendo una serie di utili
informazioni per la stima della loro pericolosità ma anche indicando una serie di
problemi tuttora da approfondire e risolvere. Modelli semi-analitici e numerici sono
inoltre stati sviluppati per analizzare problematiche specifiche delle colate quale, ad
esempio, la determinazione del campo di temperatura nei canali lavici (Quareni et al.,
2004a).
Lahar e allagamenti. Modelli in grado di descrivere la formazione di lahar, flussi
di fango e allagamenti in aree vulcaniche, in concomitanza o successivamente ad
eventi eruttivi, sono stati realizzati negli ultimi anni. In particolare, le aree interessate
da allagamenti per l’Area Vesuviana sono state determinate tramite un modello
fluidodinamico 2D e omogeneo (Favalli et al., lavoro in corso). Analogamente la
dinamica e la pericolosità dei lahar e dei flussi di fango è stata studiata tramite modelli
210
1D e stazionari e tramite modelli basati sulla morfologia del terreno (Pareschi et al.,
2002; Quareni et al., 2004b; Zanchetta et al., 2004).
Modelli probabilistici. E’ da segnalare infine che, negli ultimi anni, tecniche di
analisi statistica in grado di rappresentare, in termini quantitativi, le probabilità di
accadimento di un determinato fenomeno sono state applicate ai processi vulcanici. E’
così possibile determinare la probabilità che avvenga un’eruzione con una data scala o
che un determinato fenomeno vulcanico avvenga in una determinata area). In
particolare, alberi degli eventi, in grado di descrivere in termini probabilistici il
comportamento di un vulcano, sono stati sviluppati, o sono in corso di elaborazione,
per il Vesuvio nell’ambito di progetti GNV (Marzocchi et al., 2004) o Europei (Progetto
EXPLORIS). Tale metodologia permette inoltre di quantificare distintamente
l’incertezza epistemica e aleatoria associate al particolare sistema in esame
permettendo così di indirizzare meglio l’attività di ricerca futura. Tecniche statistiche
sono state inoltre applicate all’analisi dei segnali di monitoraggio ed in particolare
all’identificazione dei precursori delle eruzioni (vedi ad esempio Sandri et al., 2003).
2. Proposte di iniziative coordinate da svilupparsi nel biennio 2005-2006, con
maggior dettaglio per il 2005
Nell’ambito delle attività delineate nel PT0406 e relative allo sviluppo di modelli
fisico-matematici, nonché alle loro applicazioni alla stima della pericolosità vulcanica,
si auspica che l’Istituto possa al più presto promuovere, investendo significative
risorse di personale e finanziarie, le seguenti iniziative coordinate nell’ambito del tema
in oggetto a questo SF. Tali iniziative appaiono oggi particolarmente importanti sia alla
luce degli attuali indirizzi della ricerca internazionale in questo settore sia sulla base
della recente attività eruttiva registrata ai vulcani italiani. Su tali iniziative è inoltre
auspicabile che si realizzi una stretta collaborazione tra tutti i ricercatori direttamente
coinvolti in queste ricerche nonché con ricercatori impegnati in altri TTC, soprattutto
per quanto riguarda le applicazioni dei modelli alla stima della pericolosità vulcanica.
1. Modellizazione fisico-matematica dei meccanismi eruttivi e dei
fenomeni che governano la dinamica e pericolosità del vulcano Stromboli.
Questa attività dovrà in particolare mirare allo studio e alla modellizzazione dei
processi principali che controllano l’attività ordinaria e parossistica di Stromboli.
Tale obiettivo richiede lo sviluppo di adeguati modelli di risalita del magma nel
condotto vulcanico nonché il loro accoppiamento con modelli di alimentazione
profonda e di dispersione dei prodotti piroclastici. I modelli fisici attualmente in
fase di sviluppo, basati su tecniche di tipo Lattice-Boltzmann (D’Auria et al., 2004)
o agli elementi finiti (Longo et al., 2004), appaiono molto promettenti ed in grado
di fornire nuove indicazioni sulle scale spaziali e temporali che caratterizzano i
processi di risalita del magma. Il confronto dei modelli di risalita con modelli
geochimici e petrologici sviluppati nell’ambito di altri TTC è inoltre necessario. Tale
visione multidisciplinare dei fenomeni in studio permetterà infatti di ottenere una
visione più completa e coerente della loro dinamica. La quantificazione dei processi
che avvengono durante la risalita del magma nel condotto permetterà, a sua
volta, di quantificare, in funzione dei vari regimi eruttivi, le condizioni della miscela
alla bocca eruttiva. Queste informazioni costituiranno di fatto le condizioni al
contorno da utilizzarsi nei modelli di dispersione atmosferica. Da questo punto di
vista, la simulazione degli eventi parossistici in grado di produrre colonne eruttive
di alcuni chilometri d’altezza appare la più interessante, soprattutto al fine di
quantificare la pericolosità vulcanica. Infine, la possibilità di confrontare e calibrare
i modelli fisici sviluppati con numerose informazioni quantitative provenienti sia
dai sistemi osservativi (come ad esempio i dati sismologici, geochimici, geodetici,
211
da satellite, ecc.) che da studi di laboratorio e di terreno, costituisce una rara
opportunità per compiere un reale progresso scientifico nella comprensione del
funzionamento di un vulcano attivo. Su questo tema di ricerca diversi gruppi delle
Sezioni di Napoli, Roma-1 e Catania sono di fatto impegnati nell’ambito di progetti
finanziati dal DPC e dal MIUR.
2. Sviluppo ed implementazione di modelli previsionali di dispersione delle
ceneri vulcaniche prodotte da attività esplosiva di piccola scala. Il
raggiungimento di tale obiettivo scientifico e tecnologico appare oggi
particolarmente urgente soprattutto alla luce delle recenti crisi eruttive dell’Etna
che hanno immesso ingenti quantità di ceneri nell’atmosfera. In particolare, a
causa dei forti disagi prodotti dalla ricaduta delle ceneri sul traffico aereo e sulle
operazioni aeroportuali dell’Aeroporto Fontanarossa di Catania, l’ENAC ha
predisposto una prima circolare (APT-45 del Luglio 2003) con l’obiettivo di
regolamentare la gestione del traffico aereo in concomitanza di crisi eruttive
all’Etna. Tale circolare assegna all’INGV il compito di produrre, sulla base di modelli
fisico-matematici previsionali, simulazioni sulla possibile evoluzione spaziale e
temporale della nube di cenere in funzione delle specifiche condizioni eruttive e
meteo. Tale compito, sebbene interessi direttamente diverse attività di
sorveglianza e ricerca afferenti ad altri TTC (primi tra tutti il TT5 e l’SF7), richiede
primariamente lo sviluppo di modelli fisici di dispersione affidabili e robusti. A tal
fine, si auspica che vengano ulteriormente affinati e calibrati modelli di dispersione,
sia di tipo Euleriano che Lagrangiano, realizzati nell’ambito di progetti in corso
finanziati dalla UE e dal MIUR. FALL3D (sviluppato nell'ambito del progetto europeo
EXPLORIS), CALPUFF (Barsotti et al. 2004), PUFF (Aloisi et al., 2002) sono alcuni
di questi codici numerici in grado di essere accoppiati con dati meteo alla
mesoscala. La possibilità di disporre di diversi codici, basati su approcci ed
assunzioni diverse, permetterà infatti di fornire alle Autorità competenti delle
previsioni di spostamento della nube più accurate e affidabili. I modelli previsionali
dovranno inoltre essere validati tramite confronto con dati provenienti da
osservazioni dirette da terra e da satellite e relativi ad episodi eruttivi
particolarmente ben conosciuti. Tale validazione sarà resa possibile anche grazie
ad un confronto con i depositi reali delle eruzioni esplosive dell’Etna del 1998 e
2001 (Andronico et al., 1998; Coltelli et al., 2001). Sensitivity test permetteranno
di verificare la sensibilità del modello alla variazione ed alla precisione dei
parametri di input fornendo utili informazioni sull’affidabilità delle previsioni. Inoltre
recenti dati di velocità di caduta delle ceneri vulcaniche ottenute sia con nuove
tecniche di misurazione sia con nuovi algoritmi di calcolo che sfruttano un maggior
numero di informazioni disponibili da analisi al SEM (Coltelli et al., 2004; Scollo et
al., 2004) permetteranno un miglioramento dei dati di input da introdurre
all’interno dei modelli di dispersione delle ceneri vulcaniche. Infine, una volta messi
a punto i modelli previsionali, dovrà essere realizzato un protocollo tecnicooperativo, in grado di produrre e rendere usufruibili i risultati delle simulazioni ai
vari soggetti decisionali coinvolti nella gestione dell’emergenza. Il progetto in
questione, avendo forti implicazioni di pericolosità e rischio, dovrebbe essere
realizzato in stretta collaborazione con il personale di altri TTC impegnati sullo
stesso tema (soprattutto TTC5 e SF7). Come per la problematica del punto
precedente, le Sezioni di Napoli, Roma-1 e Catania sono tutte direttamente
coinvolte in questo progetto. Il coinvolgimento dell’INGV nella problematica della
stima della dispersione delle ceneri dell’Etna necessita quindi lo stanziamento di
risorse umane e finanziarie in tempi molto rapidi per poter fronteggiare
adeguatamente l’emergenza legata ad una futura eruzione dell’Etna.
212
3. Sviluppo e applicazione di codici numerici per la simulazione delle
colate di lava e stima della loro pericolosità. L’elevata frequenza delle eruzioni
effusive dell’Etna pone la necessità di disporre di modelli fisico-matematici in grado
di prevedere le aree potenzialmente invadibili dalla lava nonché la massima
distanza raggiungibile da una determinata colata. Queste informazioni
rappresentano infatti dati essenziali per ogni azione mitigatrice del rischio da colate
di lava. Il recente sviluppo di alcuni modelli di invasione e messa in posto delle
colate di lava da parte di ricercatori dell’INGV pone ottime prospettive al fine di
realizzare degli strumenti previsionali robusti ed affidabili. Modelli real-time basati
sul concetto di massima pendenza e perturbazione stocastica della topografia
(Favalli et al., 2004) sono stati integrati da modelli fisici più completi, basati su
tecniche alle Reti Neurali o sulla soluzione delle equazioni Shallow-Water, ed in
grado di descrivere nel tempo l’evoluzione spaziale della colata in funzione dei
parametri eruttivi imposti (Del Negro et al., 2004; Costa e Macedonio, lavoro in
corso). Detti modelli verranno integrati da una più accurata descrizione dello stato
del fluido all’interno della cella elementare per simulare fenomeni transienti e
passaggi di stato quali la formazione della crosta. Ciò nonostante, come dimostrato
in occasione della recente eruzione dell’Etna del Settembre 2004, a tutt’oggi non è
ancora possibile realizzare una accurata valutazione comparata dei vari modelli e
quindi una valutazione esaustiva della dinamica e della pericolosità del fenomeno
effusivo. Questa impossibilità, sebbene in parte imputabile alla recente
pubblicazione dei modelli, è anche riconducibile alla mancanza di un protocollo
condiviso per la realizzazione delle simulazioni numeriche durante l’emergenza ed
in particolare un protocollo specifico per il reperimento dei dati di ingresso dei
modelli (coordinate geografiche della bocca, modello digitale del terreno, proprietà
e flusso della colata di lava). Tale protocollo dovrebbe necessariamente essere
realizzato in collaborazione con personale di altri TTC ed in particolare con il TTC5
relativo alla Sorveglianza dell’attività eruttiva dei vulcani, e all’SF n. 18, relativo ai
Sistemi informativi territoriali. Anche in questo caso, come per i progetti descritti ai
punti precedenti, tutte e tre le Sezioni di Napoli, Roma-1 e Catania sono
direttamente impegnate su questo tema sebbene nessun gruppo di ricerca svolga
questa attività all’interno di progetti finanziati da enti esterni.
4. Sviluppo e applicazione di modelli fisici integrati per la simulazione dei
processi pre-eruttivi. La corretta interpretazione dei dati registrati dalle reti di
sorveglianza costituisce senz’altro uno dei nodi cruciali da sciogliere per poter
realizzare un reale passo avanti nella comprensione dei processi vulcanici e nella
mitigazione del loro rischio. A titolo di esempio basti pensare al rischio di falso
allarme, ovvero al rischio di una sbagliata interpretazione dei segnali di
monitoraggio, per un vulcano localizzato in un’area densamente popolata. Fino ad
oggi, passi avanti significativi sono stati realizzati nella modellizzazione di uno
specifico effetto prodotto da una data sorgente vulcanica, sia esso una
deformazione superficiale, un flusso di gas o un flusso termico (vedi ad esempio
Troise et al., 2001, 2004; Transatti et al., 2002; Chiodini et al., 2003; Todesco et
al., 2003, Bonforte e Puglisi, 2003; Puglisi e Bonforte, 2004). Tuttavia appare
ormai evidente come tali effetti siano tra di loro interdipendenti e come un quadro
più coerente sia realizzabile sviluppando modelli in grado di descrivere
l’accoppiamento reciproco tra i diversi processi in gioco. Analogamente appare
fondamentale poter integrare nei modelli fisici sviluppati, appropriati modelli di
densità, porosità, permeabilità e fagliazione della struttura. Un passo avanti in
questa direzione è stato realizzato, ad esempio, da Todesco et al. (2004)
accoppiando un modello 2D di circolazione dei fluidi in un mezzo poroso (TOUGH2)
con un modello deformativo della matrice solida. In particolare, una applicazione di
questo modello allo studio della Solfatara ai Campi Flegrei ha permesso di
213
riprodurre con successo alcuni degli andamenti registrati durante l’ultima crisi
bradisismica del 1982-84. Tuttavia, numerosi progressi devono essere ancora
realizzati prima di poter utilizzare questi modelli come veri strumenti di previsione
dello sviluppo dei fenomeni vulcanici che correttamente interpretino i dati prodotti
dal monitoraggio geofisico. Tra di essi particolare importanza hanno l’estensione
dei codici alla terza dimensione, la considerazione di proprietà fisiche eterogenee
del mezzo anche in funzione del suo stato di deformazione e termico, e l’utilizzo di
proprietà costitutive più rappresentative dei fluidi vulcanici. Anche su questa
problematica le Sezioni di Napoli, Roma-1 e Catania sono tutte direttamente
impegnate con propri ricercatori nell’ambito di progetti finanziati dal DPC e dal
MIUR, per cui è auspicabile che si instauri una qualche forma di collaborazione.
Come per gli altri progetti, anche per questo sembrano poi fondamentali i rapporti
con gli altri TTC e soprattutto con quelli relativi all’attività di sorveglianza.
5. Simulazione numerica dei processi di fallout, flussi piroclastici e lahar e
produzione di mappe di pericolosità probabilistiche. La ricaduta di ceneri, la
formazione di flussi piroclastici e la formazione di lahar sin- e post-eruttivi sono
senz’altro le tre fenomenologie di maggior impatto generate da un’eruzione
esplosiva di medio-grande scala. La possibilità di descrivere spazialmente e
temporalmente l’evoluzione di questi fenomeni permette di determinare le aree
soggette ai vari rischi e di associare a ciascuna area una determinata intensità dei
fenomeni pericolosi. Queste informazioni sono ovviamente di cruciale importanza
sia per la pianificazione territoriale a medio-lungo termine delle aree interessate
sia per la pianificazione dell’emergenza. In Italia, questo problema si presenta in
tutta la sua gravità sia nell’Area Vesuviana che nell’Area Flegrea. Situazioni
analoghe, seppur meno gravi e con aspetti diversi, si presentano comunque anche
a Vulcano, l’Etna, e Stromboli. Appare quindi di fondamentale importanza poter
dare delle indicazioni quantitative di pericolosità sulla base dei modelli fisici
utilizzati. Al fine di fornire alle Autorità competenti delle indicazioni di pericolosità
da parte dell’Istituto nella sua globalità, è quindi auspicabile che venga realizzata
una valutazione comparata dei vari modelli e studi realizzati per descrivere un
determinato fenomeno pericoloso. In questo modo sarà possibile evidenziare
meglio i punti di forza e di debolezza di ogni modello/studio e produrre un’analisi di
pericolosità più robusta e completa di quelle ottenibili dai singoli lavori considerati
singolarmente. Come accennato sopra, tale attività appare certamente necessaria
per la stima delle aree influenzate da ricaduta di cenere, flussi piroclastici e lahar,
per quanto riguarda il Vesuvio e i Campi Flegrei. Alla luce dei più recenti sviluppi
registrati in campo internazionale nella valutazione della pericolosità dei rischi
naturali appare inoltre auspicabile potenziare le tecniche mirate alla quantificazione
della pericolosità vulcanica in termini probabilistici. Tale approccio, pur non
essendo di immediata applicazione nella sua forma più estesa e rigorosa, ha il
vantaggio di rappresentare in termini probabilistici quantitativi il grado di
indeterminazione associato ad ogni evento vulcanico. Esempi di studi di questo tipo
sono stati di recente realizzati con la costruzione di alberi degli eventi per il
Vesuvio (Marzocchi et al., 2004). Pur riconoscendo che mappe di pericolosità
completamente probabilistiche per i principali vulcani attivi Italiani non possono
essere realizzate nel breve periodo del prossimo biennio, riteniamo senz’altro
importante potenziare queste metodologie nella stima della pericolosità vulcanica.
Anche per questa quinta problematica, tutte e tre le Sezioni di Napoli, Roma-1 e
Catania sono direttamente impegnate in queste ricerche nell’ambito di
finanziamenti UE e DPC.
Numerosi altri progetti che comportano lo sviluppo e l’applicazione di modelli fisicomatematici saranno verosimilmente realizzati nel prossimo biennio con significative
214
ricadute scientifiche e di pericolosità (alcuni esempi sono le ricerche sugli equilibri
termodinamici dei fluidi silicatici realizzate in collaborazione tra le Sezioni di Roma-1 e
Napoli, le ricerche sulla modellistica delle colate di fango e allagamenti realizzate
presso la Sezione di Roma-1, e le ricerche sulla disperisone dei gas realizzate presso
la Sezione di Napoli, e le ricerche sulla valutazione della pericolosità da invasione
lavica che dovrebbero produrre le prime carte di pericolosità per le eruzioni effusive
dell’Etna, realizzate presso la sezione di Catania). Altri ancora ci auspichiamo che
vengano proposti e perseguiti vista la loro importanza (quali lo studio della dinamica e
pericolosità degli tsunami e delle frane). Detto questo, si ritiene comunque che le
cinque problematiche sopra descritte possano costituire - per l’elevato profilo del tema
scientifico affrontato e per le elevate implicazioni di pericolosità - le travi portanti delle
attività svolte nell’ambito del presente TTC.
3. Tabelle con personale disponibile (mesi-persona) per il 2005 e eventuali
esigenze particolari
Le seguenti tabelle riportano il personale ricercatore, di ruolo e a tempo determinato,
riconducibile alla problematica del presente SF14 in quanto direttamente impiegato
nello sviluppo o utilizzo di modelli fisico-matematici dei processi vulcanici e nella
loro applicazione alla pericolosità vulcanica. Le colonne dei mesi-uomo riportano
rispettivamente i mesi spesi sul tema 3.A.3 (Fisica del Vulcanismo) e quelli spesi sul
tema 4.2 (Pericolosità Vulcanica) in relazione al presente SF. I mesi-uomo fanno
riferimento alle tabelle del Piano Esecutivo 2004 per quanto riguarda la Sezione di
Napoli (OV), e alle tabelle del Piano Esecutivo 2005 per quanto riguarda le Sezioni di
Roma-1 e Catania (tabelle in fase di definizione in questi giorni per cui soggette a
cambiamenti).
Sezione Osservatorio Vesuviano, Napoli
Ricercatore
Qualifica
Chiodini G.
Dirigente
Ric.
Dirigente
Ric.
De Natale G.
Macedonio G.
Dirigente
Ric.
Martini M.
Dirigente
Ric.
Dirigente
Ric.
Geofisico
Ass.
Primo Ric.
Ricercatore
Pingue F.
Quareni F.
Mastrolorenzo G.
Moretti R.
Processo studiato
1.
Flusso in mezzi porosi
1.
Deformazioni del
Mesiuomo
1+3
4+1
suolo
2.
3.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Flussi piroclastici
Ricaduta di ceneri
Flussi piroclastici
Esplosioni Vulcaniane/freatiche
Colate di lava
Flusso nel condotto
Dinamica della camera
magmatica
8. Dispersione di gas
1. Flusso nel condotto
1. Deformazioni del suolo
1.
Flussi di fango
2.
Colate di lava
1.
Flussi piroclastici
1. Equilibri termodinamici
0+10
1+2
1+1
12+0
3+1
7+0
215
Troise C.
Ricercatore
1.
Deformazioni del
8+0
suolo
D’Auria L.
Sandri L.
Ricercatore
a contratto
Ricercatore
a contratto
2.
1. Flusso nel condotto
1. Modelli probabilistici
2+0
3+3
TOTALE
NAPOLI
35+21
Sezione ROMA-1
Ricercatore
Qualifica
Processo
Marzocchi W.
Dirigente
Ric.
Dirigente
Ric.
1.
Neri A.
Papale P.
Dirigente
Ric.
Pareschi M.T.
Dirigente
Ric.
Esposti Ongaro
T.
Favalli M.
Ricercatore
a contratto
Ricercercat
ore a
contratto
Modelli probabilistici
f)Flussi piroclastici
g)Esplosioni Vulcaniane/freatiche
h)Ricaduta di ceneri
i)Flusso nel condotto
j)Dinamica della camera magmatica
k)Colate di lava
1.
Flusso nel condotto
2.
Dinamica della Camera
magmatica
3.
Equilibri termodinamici
1.
Lahar/flussi di
fango/alluvionamenti
2.
Ricaduta di cenere
3.
Dispersione di gas
4.
Colate di lava
1.
Flussi piroclastici
1.
Lahar/flussi di
fango/alluvionamenti
2.
Dispersione di
gas
3.
Colate di lava
TOTALE
ROMA1
Mesi
uom
o
4+4
6+6
7+3
4+4
6+6
5+5
32+
28
Sezione CATANIA
Ricercatore
Qualifica
Bonaccorso A.
Dir. Ricerca
Processo
1.
Deformazioni
Mesiuomo
1+1
del suolo
2.
Budetta G.
Dir. Ricerca
Dinamica
della camera magmatica
3.
Processi
intrusivi superficiali
1. Dinamica della camera
magmatica
2+0
216
Burton M.
Calvari S.
Coltelli M.
Primo Ric.
Primo Ric.
Primo Ric.
Del Negro C.
Primo Ric.
Puglisi G.
Primo Ric.
Neri M.
Ricercatore
1.
Gambino S.
Tecnologo
1.
2.
3.
Aloisi M.
Ricercatore a
contratto
1.
2.
3.
Bonforte A.
Ricercatore a
contratto
1.
2.
3.
Carbone D.
Napoli R.
Ricercatore a
contratto
Ricercatore a
contratto
1.
d)Flusso in mezzi porosi
1. Colate laviche
1. Ricaduta di cenere
2. Colate laviche
3. Esplosioni
Stromboliane/fontane di
lava
4. Processi intrusivi superficiali
magmatica
1. Colate di lava
1. Deformazioni del suolo
magmatica
Processi intrusivi
superficiali
Deformazioni del suolo
magmatica
Processi intrusivi
superficiali
magmatica
Processi intrusivi
superficiali
magmatica
Processi intrusivi
superficiali
1.
magmatica
Processi intrusivi
superficiali
TOTALE
CATANIA
1+0
1+1
3+3
1+0
1+0
1+0
2+0
1+0
1+0
2+0
1+0
18+5
Totale mesi-uomo/anno INGV = 85 (modelli)+54 (pericolosità) = 139
217
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221
222
SF15 “Mappe di pericolosità sismica”
Responsabili: M.Cocco e M.Stucchi
223
224
Questo TTC nasce per affrontare in maniera consapevole e coordinata sia gli obblighi e
le scadenze previste dalla Ordinanza 3274 della PCM, sia eventuali iniziative nel
settore della pericolosità a varie scale.
Premessa
Per pericolosità sismica si intende generalmente una previsione dell’entità di uno
scuotimento sismico atteso in una determinata area/luogo, in un dato intervallo di
tempo, espresso in un parametro opportuno. Se l’approccio usato è di tipo
probabilistico, i valori del parametro in questione sono corredati da una stima di
probabilità di eccedenza. Rientrano in questo caso anche le analisi della probabilità di
occorrenza di un evento sismico al di sopra di una certa soglia di M.
Alla valutazione della pericolosità sismica così definita concorrono diversi elementi di
ingresso che vengono gestiti tramite codici di calcolo. Rientrano in questo TTC le
attività che percorrono l’intera catena di operazioni per giungere alla valutazione della
distribuzione areale di uno o più parametri di pericolosità (redazione di mappe) a
varie scale.
Non rientrano in questo TTC: i) le ricerche relative al miglioramento dei singoli
elementi di ingresso per i calcoli di pericolosità; ii) le ricerche rivolte alla definizione di
scenari di scuotimento, alla valutazione della pericolosità al sito o a scala urbana e
alla valutazione agli effetti di sito individuali.
Il TTC beneficia degli apporti dei TTC 1, 12, 17, 18 e di altre attività previste dal piano
triennale e non ricomprese nell’ambito dei TTC.
del TTC (max 3pp.)
1.1 – Valutazioni di pericolosità sismica a scala nazionale e regionale; approcci
probabilistici.
1.1.1 – Mappa di pericolosità sismica di riferimento. L’attività principale svolta
dall’ente in questo settore è rappresentata dalla redazione della “Mappa di pericolosità
sismica di riferimento” prevista dall’Ordinanza PCM del 20 marzo 2003, n. 3274, All.1.
INGV, raccogliendo l’auspicio della Commissione Grandi Rischi del Dipartimento della
Protezione Civile, ha promosso nel luglio 2003 la redazione della mappa coinvolgendo
nella sua redazione esperti del mondo scientifico oltre che propri ricercatori. Una
prima versione è stata consegnata nel novembre 2003; è stata poi valutata da un
gruppo di esperti di area europea, adeguata alle richieste di questi e consegnata al
Committente nell’aprile 2004.
Questa ricerca ha utilizzato e elaborato un gran numero di dati e conoscenze prodotti
di recente e in particolare: i) una nuova zonazione sismogenetica, ZS9, corredata, per
ogni ZS, da un meccanismo focale prevalente e da un valore di profondità, determinati
nella prospettiva di utilizzo di alcune relazioni di attenuazione; ii) una versione
aggiornata del catalogo CPTI, detta CPTI04, che contiene la determinazione di valori di
Mw e ML per tutti gli eventi, la ricompilazione ex-novo della porzione 1981-1992 e la
sua estensione al 2002; iii) l’aggionamento delle relazioni di attenuazione di amax
definite a scala nazionale e europea, utilizzando a) distanze epicentrali calcolate in
modo appropriato; b) le modifiche per i meccanismi focali prevalenti introdotte da
Bommer et al. (2003); iv) tre relazioni di attenuazione regionali, valide per tre
macrozone, determinate a partire da leggi di scala ricavate da dati strong- e weakmotion; v) una relazione utilizzabile per le zone vulcaniche determinata con approccio
analogo alle precedenti; vi) due insiemi di intervalli di completezza dei dati di CPT04,
determinati con approcci storici e statistici,.
225
La mappa definitiva è stata ottenuta come mediana di 16 mappe corrispondenti ad
altrettanti rami di un albero logico, calcolate per una probabilità di eccedenza del 10%
in 50 anni. Ciascun ramo, cui viene attribuito un peso, esplora alternative riguardanti:
i) le modalità di valutazione della completezza del catalogo; ii) le modalità di
determinazione dei tassi di sismicità; iii) le relazioni di attenuazione del moto del
suolo. La mappa è corredata da una misura dell’incertezza, espressa in termini di
distribuzione dei valori dell’84mo percentile relativi al campione delle 16 mappe.
Attualmente sono in corso limitate ricerche per produrre ulteriori uscite di interesse
ingegneristico. E’ inoltre in corso la redazione del documento finale e l’assisetnza
continua al DPC per la pubblicazione della mappa sulla Gazzetta Ufficiale e per la
gestione della stessa da parte degli utenti designati (Regioni).
1.1.2 - Introduzione degli effetti di sito nella mappa di pericolosità sismica a scala
nazionale. (Luzi, da Progetto Amato) Gli effetti di sito nella mappa di pericolosità
sismica a scala nazionale sono stati introdotti, considerando le linee guida della
normativa europea (EC8, draft Maggio 2002) e classificando il terrirorio nazionale in 3
classi di sito (roccia, Classe A dell'EC8, suolo rigido, Classe B dell'EC8, e suolo soffice,
Classe C dell'EC8) sulla base della mappa geologica alla scala 1:500.000 redatta dal
Servizio Geologico Nazionale. I prodotti sono stati: la mappa delle PGA modificate, le
mappe delle ordinate spettrali in Absolute acceleration a vari periodi, la mappa delle
intensità di Housner e la mappa dei fattori di amplificazione (normalizzando l'intensità
di Housner del sito in esame sull'intensità
di Housner per un sito roccioso
nell'intervallo di periodi 0.1 - 0.5 s).
I risultati ottenuti sono stati validati mediante lo studio delle anomalie dell'intensità
macrosismica per forti terremoti verificatisi nel passato. Questo studio ha dimostrato
l'esistenza di un incremento dell'intensità macrosismica, statisticamente significante,
in relazione alle classi di suolo B e C. Inoltre è stato compilato un data base delle
litologie maggiormente ricorrenti nei territori comunali italiani, utilizzando delle
schede, messe a punto dall'INGV, che sono state compilate dagli uffici tecnici
comunali italiani.
1.1.3 – Valutazione della pericolosità con metodi a sismicità diffusa.
L’approccio utilizzato (Frankel, 1995) è diverso da quello di Slejko altri (1998) e
Romeo altri. (2000), usato negli ultimi anni in Italia: infatti non vengono considerate
le zone sismogenetiche. Questo approccio usa direttamente la sismicità come sorgente
puntiforme in una zona infinitamente piccola. Quindi, la sismicità diffusa viene
calcolata contando i numeri di terremoti aventi magnituto momento Mw>4.8 nella
cella spaziale i-esima di una griglia predefinita regolare di spaziatura 0.1 gradi in
latitudine e 0.1 gradi in longitudine (circa 10x10 km2). Questo procedimento fornisce
una stima di maximum likelihood di 10a, per tutte le celle della griglia. Uno smoothing
spaziale gaussiano con distanza di correlazione c=25 km (Murru & Console, 2001) è
stato operato per la cella i-esima. Una applicazione di questo metodo è stata
sviluppata nell’ambito del progetto di cui al punto 1.1.1 ed è servita per confronto con
i risultati ottenuti per via tradizionale
1.1.4 – Valutazione della pericolosità sismica con metodi “time-dependent”
Nell’ambito di un progetto GNDT sono state realizzate mappe di pericolosità sismica a
scala nazionale nell’ipotesi time-dependent. La dipendenza dal tempo è stata
associata alle sole sorgenti individuali usando la formulazione della distribuzione
Brownian Passage Time (BPT), uno dei modelli più interessanti apparsi nella più
recente letteratura. Le sorgenti individuali sono trattate in tre distinti livelli, in accordo
con la loro affidabilità (60 geologiche, 109 ben vincolate, 65 poco vincolate; un vincolo
esterno dato dall’assunzione di un bilancio del tasso di rilascio sismico derivato dal
catalogo CPTI04) necessari per fissare i parametri non disponibili per molte sorgenti,
226
come la frequenza individuale di occorrenza. Mentre le sorgenti individuali sono
forzate a bilanciare il tasso di momento, la sismicità di fondo è modellata in modo da
tenere fisso il tasso di sismicità; gli eventi del catalogo sismico strumentale realizzato
sono stati filtrati per estrarre una lista di eventi indipendenti. I valori a e b di relazione
G-R sono derivati su un grigliato. Il loro contributo alla pericolosità globale è rilevante.
La dipendenza dal tempo modifica la PGA aspettata evidenziando regioni dove il
tempo dall’ultimo evento è confrontabile con il tempo medio di ricorrenza della
sorgente, mentre gap più lunghi tendono ad una condizione di poissonianità.
Le mappe prodotte possono rappresentare uno strumento innovativo per definire le
priorità di interventi di adeguamento sismico alla scala nazionale.
1.2 – Valutazione della probabilità di occorrenza di terremoti
Questa tematica, a carattere emergente nei paesi più evoluti, riguarda la possibilità di
effettuare previsioni a medio e lungo termine riguardanti la distribuzione della
probabilià di occorrenza di terremoti forti.
In questo settore, che concettualemente precede la valutazione della pericolosità al
sito, ha operato il progetto GNDT “terremoti probabili”, i cui risultati principali in
termini di mappe sono confluiti nel punto precedente.
Da parte di altri ricercatori sono state inoltre effettuate alcune sperimentazioni di
metodi che utlizzano una combinazione di dati geologici e di valutazioni statistiche.
maggior dettaglio per il 2005 (max 6pp.)
La parte progettuale non viene sviluppata in questa fase, in quanto buonaparte delle
iniziative in questo settore dovrebbe essere sviluppata nei prossimi anni nell’ambito di
progetti di interesse per il DPC, in corso di definizione. Tuttavia, data la progressiva
regionalizzazione della gestione della problematica della zonazione sismica, vanno
esplorate altre utenze quali ad esempio il settore dell’industria delle Assicurazioni.
E’ comunque necessario prevedere la prosecuzione di sperimentazioni a carattere
metodologico in tutti i settori individuati in precedenza, con l’aggiunta di un impulso
allo sviluppo dei metodi deterministici. E’ da prevedere anche l’avvio di
sperimentazione di produzione di elaborati in termini di spostamento del suolo, oltre
che dei più classici parametri accelerazione e velocità.
Il settore dei terremoti probabili riceverà un forte impulso dall’avvio di un progetto di
interesse per il DPC.
227
228
SF16 “Degassamento naturale”
Responsabili: G.Chiodini e M.L.Carapezza
229
230
del TTC
Nello studio del degassamento naturale sono impegnati da anni vari ricercatori di
diverse sezioni dell’INGV con numerose ricerche che hanno riguardato:
−
−
−
la geochimica delle specie gassose presenti in profondità come fasi disciolte
nei magmi;
la separazione in profondità di fasi gassose ed il loro trasferimento nella
crosta, con possibile formazione di sistemi ‘idrotermali’;
l’emissione in superficie dei gas attraverso plumes (vulcani attivi a condotto
aperto), attraverso strutture di degassamento diffuso ed emissioni
fumaroliche (aree vulcaniche e geotermiche), attraverso emissioni gassose
fredde o come specie disciolte nelle acque sotterranee (aree vulcaniche,
geotermiche ed aree non vulcaniche tettonicamente attive).
Alcuni studi hanno riguardato aspetti teorici della solubilità dei gas nei magmi e
delle modalità di rilascio delle fasi gassose. In tale tematica hanno lavorato e lavorano
ricercatori di Roma 1, dell’INGV-OV-Na e dell’INGV-Pa, con risultati molto positivi
testimoniati da una vasta produzione scientifica. Fra i risultati di maggior rilevanza
ricordiamo: i) lo sviluppo del modello EIP (Extended Ionic Porosity model) di Paonita
et al. (2000) e di Nuccio e Paonita (2000) per lo studio della solubilità di gas nobili in
presenza di H2O e CO2, applicato con successo nello studio del degassamento
magmatico di Vulcano ed Etna (Nuccio and Paonita, 2000, Caracausi et al., 2003;
Aiuppa et al., 2004); ii) lo sviluppo del primo modello termodinamico di solubilità e
speciazione dello zolfo nei fusi silicatici (Moretti and Ottonello, 2003a; Moretti and
Ottonello, 2004); iii) l’implementazione di un codice fisico-numerico per la
quantificazione della superficie di saturazione liquido-gas nel sistema C-H-O-S-fuso
silicatico (Moretti et al., 2003); iv) la formalizzazione termodinamica mediante
approccio polimerico della dipendenza composizionale dello stato redox del ferro
(Ottonello et al., 2001; Moretti and Ottonello 2003b), ora esteso ai fusi idrati (Moretti,
2004); v) lo studio delle variabili ossido-riduttive sulla saturazione in volatili nel
sistema C-H-O-S-fuso silicatico (Moretti and Papale, 2004a) e la definizione di idonei
buffers magmatici per lo studio del degassamento vulcanico; vi) lo sviluppo di una
metodologia innovativa per la definizione dei quantitativi totali di volatili (disciolti +
essolti) nei liquidi silicatici (Papale, 2004); vi) la recente ricalibrazione della solubilità
di H2O e CO2 sulla base di dati recenti (Moretti and Papale, 2004b).
Altri studi hanno riguardato in dettaglio il ruolo delle specie gassose nei sistemi
idrotermali, ed in particolare il loro utilizzo come possibili geo-indicatori di
temperatura e pressione. Lavori di qualità sull’argomento sono stati prodotti sia a
Napoli che a Palermo (es. Chiodini e Marini, 1998). In questa tematica rientrano gli
studi che hanno portato alla definizione dei modelli concettuali di riferimento per la
sorveglianza del Vesuvio, dei Campi Flegrei, di Ischia, di Panarea, di Vulcano ecc.
(Chiodini et al., 2001a,b; Chiodini et al., 2004; Caliro et al., 2004). Applicazioni degli
equilibri in fase gassosa hanno riguardato l’origine del metano nei sistemi idrotermali
(Fiebieg et al., 2004). La valutazione dell’intensità di degassamento da campi
fumarolici è stata una delle prime applicazioni dello studio del degassamento a sistemi
vulcanici attivi. Sono state messe a punto le tecniche e gli strumenti necessari a
misurare la quantità di vapore e di altri gas emessi dai campi fumarolici di Vulcano
(Italiano et al., 1992, 1998; Bukumirovich et al., 1997) e dei Campi Flegrei (Italiano
et al., 1984). Lo studio del degassamento legato alla recente ripresa dell’attività
sottomarina di Panarea (Italiano and Nuccio, 1991; Caliro et al., 2004) ha permesso di
stabilire che un piccolo evento esplosivo ha dato inizio alla crisi (Caracausi et al,
2004).
231
A Catania, per la presenza dell’Etna che è fra i più grandi emettitori di gas
vulcanici al mondo, vi è una lunga tradizione nella misura del plume vulcanico e nelle
ricerche volte al miglioramento delle strumentazioni di misura ed all’interpretazione
dei dati (Burton et. Al, 2000, 2001; Watson et al., 2000; Duffel et al., 2001; Horrocks
et al., 2001; 2002; INGV Staff, 2001; Richter et al., 2002; Oppenheimer et al., 2002;
Aiuppa et al., 2004; Burton et al., in press; Horrocks et al., in press). Lo sviluppo di
una sorveglianza remota affidabile della composizione dei gas vulcanici emessi dalle
bocche sommitali ha permesso di ottenere importanti informazioni sui processi che
controllano le fontane di lave e l’attività esplosiva. È da segnalare che tali ricerche,
pur rientrando in gran parte nel TTC - sorveglianza vulcanica, non possono non
rientrare almeno parzialmente anche nel TTC - degassamento naturale per gli aspetti
più teorici, per quelli relativi ai budget delle specie volatili emesse e relative
implicazioni sui bilanci globali (es. CO2) e sulla valutazione del rischio specifico
connesso alla presenza di alte concentrazioni di gas. Le Sezioni di Roma 1 e OV hanno
condotto rilevanti studi di modellizzazione della dispersione delle plume gassose
(Macedonio et al., 1994; Favalli et al., 2004; Costa et al., 2004) e di fenomeni di
degassamento diffuso (Graziani et al., 1997; Mazzarini et al., 2001) con gli obiettivi
di effettuare valutazioni di flusso, creare mappe di pericolosità e svolgere ricerche di
base sulle dinamiche di dispersione alle diverse scale.
Lo studio delle emanazioni gassose al suolo e dei metodi per la loro misura ha
una lunga tradizione nell’INGV. Sono ricercatori INGV che hanno messo a punto vari
metodi per la misura del flusso di CO2 e altri gas (Gurrieri and Valenza, 1998; Chiodini
et al., 1998; Cardellini et al., 2003b), sviluppato strumenti di misura portatili (Chiodini
et al., 1996) e stazioni automatiche, eseguiti studi metodologici, indagato le tecniche
statistiche e geostatistiche più appropriate per il trattamento dei dati, per la
produzione di mappe, per stabilire l’influenza dei parametri ambientali (Cardellini et
al., 2003a; Granieri et al., 2003; Carapezza and Granirei, 2004). Molte delle aree
vulcaniche italiane sono già state oggetto di studi sull’emanazione diffusa di gas dal
suolo, come Vulcano (Badalamenti et al., 1988 e 1991; Carapezza et al, 1993, 1994;
Chiodini et al., 1996; Diliberto et al., 2002), Stromboli (Capasso e Carapezza, 1994;
Carapezza e Federico, 2000, Carapezza et al., 2004a, Carapezza et al., 2004b;
Capasso et al., in press), Etna (Badalamenti et al., 1994; Giammanco et al., 1998),
Campi Flegrei (Chiodini et al., 2001b), Ischia (Chiodini et al., 2004), Vesuvio (Frondini
et al., 2004), Pantelleria (Favara et al., 2001) e Colli Albani (Chiodini e Frondini 2001;
Carapezza et al., 2003; Pizzino et al., 2002). Ai Colli Albani è stata anche quantificata
l’emissione gassosa nel lago craterico di Albano (Funiciello et al., 2002). Le ricerche
che hanno riguardato aree non-vulcaniche, sono state condotte con studi specifici
mirati alla misura delle quantità di gas emessi attraverso ‘soffioni’ (Rogie et. al.,
2000) o attraverso l’emissione diffusa di gas dal suolo (Chiodini et al., 1999).
Il rilascio di metano dai suoli e da emissioni concentrate (vulcani di fango) è
stato valutato con tecniche messe a punto da ricercatori di diverse sezioni (Roma 2,
Palermo, Napoli) ed applicate alla valutazione del contributo in atmosfera di gas serra
da ambienti sedimentari (Etiope et al., 2002 a, b¸2003, 2004; Italiano et al., 2001;
Cardellini et al., 2003b). Lo studio delle emissioni geologiche di metano in aree
petrolifere, sia onshore che offshore è stato affrontato dalla Sezione Roma 2 (Unit_
RIDGE). In particolare sono state effettuate, per la prima volta, misure di flusso di
metano dai maggiori vulcani di fango in Europa (Etiope et al., 2002, 2003, 2004a) e in
Azerbaijan (Etiope et al., 2004b). Gli studi hanno riguardato inoltre stime delle
emissioni globali di metano, e relative implicazioni nel budget atmosferico (Morner and
Etiope, 2001; Etiope and Klushman, 2002; Etiope and Milkov, 2004; Etiope G.,
2004a). Tali stime hanno comportato revisioni delle tabelle ufficiali dell' IPCC
(Intergovernmental Panel on Climate Change) (Etiope G., 2004b).
Studi specifici sul degassamento naturale riguardanti i flussi di Radon sono
condotti a Roma 1 e Catania. Tali studi hanno riguardato aspetti tecnici e strumentali
232
(Mancini et al., 2000; Galli et al., 2000 e 2002), aspetti di gas hazard (Pizzino et al.,
2002; Angelone et al., 2004) e il ruolo del radon come indicatore di faglie attive
(Burton at al., 2004; Pizzino et al., 2004a e 2004b). E’ stato oggetto di valutazione il
flusso di gas in aree sismiche durante periodi di intensa sismicità (Heinicke et al.,
2000) e in aree sismiche a forte degassamento (Italiano et al., 2000).
Alcune recenti ricerche eseguite da ricercatori dell’INGV-OV, in collaborazione
con collaboratori esterni all’INGV, hanno portato alla modellazione fisico numerica del
processo di degassamento che interessa i Campi Flegrei. Le simulazioni effettuate
hanno riprodotto con successo alcune delle principali caratteristiche del sistema
idrotermale flegreo come i flussi gassosi misurati in superficie, il rilascio energetico, la
struttura bi-fase (vapore-liquido) del sistema (Todesco et al., 2003). I risultati delle
simulazioni indicano inoltre che le crisi bradisismiche flegree sono in parte causate da
un forte aumento nel contributo di fluidi magmatici al sistema idrotermale,
suggerendo un ruolo dominante del degassamento nei movimenti del suolo dell’area
Flegrea (Chiodini et al., 2003; Todesco et al., 2004). La lezione che abbiamo imparato
dal caso dei Campi Flegrei è che il degassamento terrestre può avere un ruolo
importante nei processi deformativi che coinvolgono la crosta terrestre e che un dato
fondamentale per l’applicazione modellistica è fornito dalle misure del flusso di gas in
superficie.
E’ stata recentemente elaborata, da ricercatori INGV in collaborazione con
colleghi universitari, una mappa a grande scala del degassamento terrestre di CO2
d’origine profonda che interessa gran parte dell’Italia centro meridionale basata sulla
caratterizzazione geochimica ed isotopica del carbonio disciolto nelle acque dei
principali acquiferi (Chiodini et al., 2000; 2004b; Fig. 1). La mappa ha evidenziato la
presenza di due grandi aree anomale nel settore tirrenico dell’ Italia. La prima è
limitata ad ovest dal mar Tirreno e ad est dall’Appennino centrale (TRDS, ‘Tuscan
Roman Degassing Structure”) e comprende la Toscana, il Lazio settentrionale e parte
dell’Umbria. La seconda coincide con il settore tirrenico della Campania (CDS,
‘Campanian Degassing Structure’). Il flusso di CO2 ‘profonda’ rilasciato dalle due
strutture verso l’atmosfera è stimato fra 1 e 3 × 1011 moli/anno, quantità molto
elevata che costituisce il 10% della stima attuale della CO2 globalmente rilasciata dai
vulcani attivi. Tali dati suggeriscono che vi è una forte sottostima della quantità di CO2
rilasciata globalmente dai processi geologici, considerato che processi di
degassamento terrestre non direttamente connessi ad apparati vulcanici, del tipo di
quello osservato in Italia, possono interessare tutte le zone tettonicamente attive della
Terra. Inoltre l’esame comparato della mappa del degassamento e della distribuzione
areale dei terremoti ha evidenziato che la gran parte dei terremoti registrati in questi
ultimi anni in Italia sono avvenuti in una stretta fascia che delimita i margini orientali
delle due strutture anomale suggerendo possibili implicazioni del degassamento
terrestre sui processi sismogenetici in Appennino (Chiodini et al., 2004b).
Il complesso di questi studi, realizzati sia in modo indipendente sia coordinato
presso le sezioni dell’Ente, fa sì che venga riconosciuto all’INGV un ruolo leader nello
studio sia teorico sia sperimentale del degassamento naturale.
Da questa consolidata attività di ricerca sono nate iniziative spontanee fra vari
ricercatori, anche appartenenti a sezioni differenti dell’INGV, che hanno portato alla
organizzazione di workshop e scuole internazionali specifiche sull’argomento (es.
Gases in Magmatic Evolution: from depth to atmosphere, from micro to macro-scale,
from observation to calculation - Moretti R., Papale P., Ventura G., Workshop ESFINGV Rome, 11-13 May 2003; IAVCEI International Commission on Volcanic Gases:
9° workshop, Southern Italy, 1-10 May 2005 - Inguaggiato e Oppenheimer, INGV-Pa;
ICGG; VIII International Conference on Gas Geochemistry, Sicily, 2-8 October 2005 F. Italiano, Geochemical monitoring of volcanic and seismic activity scuola
internazionale di geochimica, INGV-Pa, Palermo Ottobre 2002).
233
L’impegno scientifico dell’INGV nella tematica del degassamento naturale è
sintetizzata in tabella 2 dove sono indicati l’impegno del personale (anni 2003-2004) e
la produzione scientifica nel periodo 2000-2004. Poiché il degassamento naturale non
era presente nei piani triennali INGV come voce separata, i dati si riferiscono ad
un’indagine che i membri di questo gruppo istruttorio hanno condotto nelle rispettive
sezioni:
Tabella 1. Mesi uomo/anno (anni 2003-2004) e prodotti scientifici nel periodo
2000-2004 attinenti allo studio del ‘degassamento terrestre’
Totale
Mesi
uomo/anno
(strutturati)
104
Mesi uomo/anno
(non-strutturati)
Pubblicazioni
scientifiche
82
105
L’INGV è l’ Ente di ricerca italiano che istituzionalmente costituisce il riferimento
per tutte le problematiche legate alla dinamica della Terra. Il degassamento naturale
costituisce una delle principali espressioni di tale dinamica e le competenze presenti
all’interno dell’Ente permettono di affrontare questa tematica in modo esaustivo e
qualificato. La conoscenza a scala nazionale del degassamento terrestre nel suo
complesso (in termini di origine, distribuzione, intensità, tipologia ecc.) è patrimonio
specifico dell’INGV ma necessita di un opportuno coordinamento per rendere tali
conoscenze fruibili dalla collettività scientifica e dalla società civile. Da questo nasce
l’esigenza di rendere tale attività istituzionale e di coordinarla con un TTC dedicato.
Già nel corso del 2004 le tematiche del degassamento naturale hanno iniziato ad
avere ampi riscontri nell’attività istituzionale dell’Ente. Lunghi cenni all’argomento del
degassamento naturale sono contenuti nel piano triennale 2004-2006 (anche se
manca ancora un punto specifico dedicato all’argomento), mentre riferimenti espliciti
al degassamento terrestre sono contenuti nei seguenti documenti INGV:
1. progetto INGV ‘Sviluppo Nuove Tecnologie per la Protezione e Difesa del
Territorio dai Rischi Naturali’ (noto come ‘progetto fumo’) che nel Workpakage
1 prevede una linea completamente dedicata al degassamento terrestre (b6
Degassamento terrestre di CO2, gas hazard in aree vulcaniche e tettoniche) ed
un’altra con molti aspetti a comune (b5 Monitoraggio delle emissioni
dell’Etna);
2. Convenzione-quadro DPC-INGV 2004-2006, che prevede il tema ‘Ricerche
relative al degassamento diffuso in Italia’ come uno dei 5 progetti di ricerca
nel settore vulcanologico;
3. Piattaforma di ricerca europea Eurotellus elaborata dall’INGV per il MIUR che
comprende vari temi connessi sia al contenuto e rilascio dei gas magmatici sia
al degassamento naturale nelle aree vulcaniche e sismiche.
L’opportunità di istituire un TTC specifico deriva in primo luogo dalla necessità di
coordinare le attività delle differenti sezioni interessate e dei singoli ricercatori
nell’ambito dei progetti INGV sopra menzionati. Sarà quindi obbiettivo scientifico
prioritario del TTC quello di coordinare le numerose ricerche multidisciplinari che
riguardano sia aspetti generali e/o teorici del processo di degassamento terrestre sia,
in particolare, la fenomenologia che interessa l’Italia.
234
In Italia infatti grandi quantità di gas sono rilasciate non solo dai vulcani attivi ma
anche da aree non vulcaniche dove l’estensione e l’importanza del processo è
suggerita dai risultati di recenti ricerche sintetizzati nella mappa di Fig. 1.
Il TTC in particolare coordinerà e promuoverà ricerche riguardanti 4 tematiche: 1)
Origine e tipologia del degassamento; 2) Degassamento terrestre attrraverso strutture
crostali e geodinamica; 3) Dinamiche di degassamento nei serbatoi magmatici dei
vulcani italiani; 4) Gas Hazard in Italia. Le prime tre tematiche pur avendo
applicazioni immediate d’interesse per la Protezione Civile nei settori del rischio
vulcanico e sismico, presentano anche aspetti di ricerca di base, mentre l’ultima
riguarda essenzialmente aspetti applicativi per la valutazione della pericolosità e la
riduzione del rischio gas nel territorio italiano.
Viene qui di seguito riportata una breve introduzione alle 4 tematiche ed una
descrizione sintetica dell’attività di coordinamento prevista nel TTC.
1) Origine e tipologia del degassamento: Le aree a degassamento anomalo finora
individuate (Figura 1) comprendono le due province magmatiche della Toscana–Lazio
e della Campania. Importanti anomalie sono anche presenti in Sicilia ed in altre aree
d’Italia non comprese nella mappa (Basilicata, Puglia, Calabria, Sardegna ecc.). Allo
stesso tempo grandi quantità di gas sono emesse dai vulcani attivi Siciliani e
Campani. Molteplici studi hanno finora riguardato la misura e la caratterizzazione
chimica ed isotopica delle emissioni gassose vulcaniche, mentre solo pochi studi
quella di emissioni in aree non vulcaniche. Spesso le differenti sezioni INGV operano
in aree geografiche limitrofe alle rispettive sedi con studi di grande dettaglio.
Compito del TTC sarà quello di sviluppare e omogeneizzare queste ricerche in modo
da pervenire ad una migliore definizione del processo nel suo complesso. Questo
avverrà (i) programmando incontri scientifici sistematici fra i ricercatori impegnati
nelle differenti aree, (ii) favorendo la partecipazione ai progetti INGV già
programmati di ricercatori delle differenti sezioni, (iii) promuovendo la creazione di
un data base specifico delle composizioni chimico isotopiche delle emissioni gassose
in tutta Italia. Le attività in questa tematica nel biennio 2005-06 riguarderà:
- Caratterizzazione chimica ed isotopica dei gas emessi da manifestazioni gassose
e disciolti nelle acque delle principali zone di emissione in ambiente vulcanico e
non-vulcanico. In particolare verrà indagata l’origine del gas (degassamento
profondo del mantello, rilascio da serbatoi magmatici e/o geotermici superficiali,
genesi da processi termometamorfici di rocce sedimentarie);
- Studi finalizzati alla elaborazione di modelli concettuali generali del processo di
degassamento in Italia;
- Creazione di un unico data base (con aggiornamento, unificazione e sviluppo di
quelli esistenti).
Figura 1 - Carta di probabilità che una
sorgente profonda di CO2 sia attiva in Italia
centro-meridionale. La carta è stata
elaborata indagando l’origine del carbonio
disciolto nelle acque degli acquiferi più
importanti della regione. Sono riportati per
confronto: i vulcani attivi, le emissioni dirette
di gas ricchi in CO2, l’ubicazione degli
epicentri dei terremoti strumentali (periodo
1985-2002).
235
2) Relazioni tra degassamento terrestre, strutture crostali e geodinamica: La fase
gassosa separata dal mantello o dalle zone profonde della crosta migra verso la
superficie percorrendo alcune decine di chilometri all’interno della crosta terrestre a
cui cede parte della sua energia originale. Parte di questa energia contribuisce a
generare la forte anomalia nel flusso di calore terrestre che caratterizza il settore
tirrenico dell’Italia, mentre un’altra parte può essere trasformata in energia
meccanica e dar luogo a processi regionali di deformazione crostale e ad attività
sismica. Il coinvolgimento dei fluidi nell’attività sismica è un argomento ampiamente
documentato nella letteratura scientifica. Sovrapressioni di fluidi sono state invocate
sia per spiegare forti terremoti su faglie meccanicamente mal orientate sia per
riprodurre l’evoluzione spazio temporale di sequenze di repliche. L’Italia rappresenta
un’area idonea per studiare tali processi. In quest’area soggetta ad un evidente
processo di degassamento terrestre di CO2, si dispone infatti sia di un buon record
dell’attività sismica sia di una conoscenza delle strutture crostali supportata da
sezioni sismiche profonde. I risultati attesi in questa tematica sono una miglior
comprensione del ruolo dei fluidi e del degassamento nella sismogenesi e nella
deformazione crostale in Italia, l’ approfondimento dei modelli concettuali del
trasferimento di fluidi profondi attraverso la crosta terrestre, la simulazione del
processo attraverso modellazione fisico-numerica. Il TTC, oltre a svolgere un
importante ruolo nel coordinamento fra i ricercatori di varie sezioni, si adopererà a
stimolare l’interesse al problema di ricercatori INGV con competenze su problemi di
modellistica fisica, di sismologia, di geodinamica. Ricerche più applicative, ma
sempre collegate alle relazioni fra assetto strutturale e processo di degassamento,
sono quelle relative all’utilizzo dei gas emessi dalla superficie terrestre (es. Rn, CO2)
come traccianti di faglie attive. Anche per tali ricerche è auspicabile un
coordinamento che permetta il confronto fra metodologie e risultati ottenuti nei
differenti ambienti geo-strutturali indagati. Infine continueranno le ricerche mirate a
evidenziare ed interpretare le variazioni composizionali, chimiche ed isotopiche, di
fluidi causate o concomitanti con forti terremoti. Infatti, durante lo svolgimento di
processi sismogenetici può variare la composizione dei gas emessi dalle strutture
interessate a causa di variazioni della permeabilità crostale che incide sulla possibilità
di degassamento di fluidi originati a diversa profondità. Gli studi mirano alla
determinazione quantitativa, nei fluidi emessi, del contributo delle singole
componenti aventi genesi diversa (origine dal mantello, da reservoir di idrocarburi,
da atmosfera etc). Nel periodo 2005-6 si prevede di completare le stime avviate in
alcune aree sismiche italiane (Appennino Tosco-Emiliano, Appennino meridionale,
Monti Peloritani, Monti Iblei) attraverso la misura di flussi di gas al suolo e l’analisi
chimica ed isotopica delle specie rilasciate. In sintesi, le attività previste per il 20052006 in questa tematica sono:
- studi comparati sui flussi naturali di Rn e CO2 lungo le faglie attive dell’Etna;
- completamento della mappa del degassamento terrestre in Italia e della stima
del flusso profondo di CO2 disciolto negli acquiferi delle aree dell’Italia non
ancora indagate (Basilicata, Calabria, Puglia, Sicilia) o campionate soltanto in
parte (Campania, Abruzzo, Molise, Umbria, Marche, Toscana e Lazio);
- modellazione fisica del processo di degassamento su larga scala;
- studio delle relazioni tra degassamento e attività sismica sia attraverso il
confronto delle mappe di flusso con le mappe sismogenetiche, sismotettoniche
e con la sismicità attuale e storica, sia valutando il possibile ruolo dei fluidi nella
sismogenesi e nella deformazione crostale.
3) Dinamiche di degassamento nei serbatoi magmatici dei vulcani italiani: I corpi
magmatici superficiali rappresentano zone di accumulo e rilascio preferenziale dei gas
provenienti dalle zone profonde della crosta e dal mantello terrestre, sia perché tali
corpi coincidono con le zone di maggiore risalita di fluidi, sia in quanto i magmi
236
contengono quantità relativamente elevate di elementi volatili di origine profonda che
vengono rilasciati con diverse modalità a seconda della loro natura e delle proprietà
chimico-fisiche del magma. A loro volta, le specie volatili modificano profondamente le
proprietà del magma in cui sono dissolte, facilitano il processo di risalita di corpi
magmatici profondi verso le zone più superficiali della crosta terrestre e controllano la
dinamica eruttiva. In questo tema il risultato atteso più importante è la messa a punto
di una metodologia rigorosa che permetta di determinare le quantità originarie di gas
presenti nei vari tipi di magma. Verranno inoltre elaborati codici numerici per la
simulazione fisico-matematica del processo di degassamento da camere magmatiche
superficiali, innescato dall’input di gas più profondi o da destabilizzazioni prodotte da
eventi sismici o da collassi di versante. All’interno del TTC tali ricerche si
confronteranno con gli operatori di sorveglianza dei vulcani con grandi vantaggi sia
della ricerca, che potrà contare su un numero maggiore di dati, sia della sorveglianza
che potrà contare su modelli concettuali più accurati. Le attività da prevedere per il
2005-2006 in questa tematica sono:
- applicazione dei modelli teorici (EIP, C-H-O-S, vedi capitolo 1) per l’
interpretazione dei dati di sorveglianza di Etna, Vulcano, Stromboli, Campi
Flegrei;
- creazione di codici numerici sulla fluido-dinamica dei volatili all’interno delle
camere magmatiche;
- interazione dei gas magmatici con sistemi idrotermali;
- indagini sperimentali e studi teorici sul contenuto di volatili dei vari tipi di
magmi eruttati dai vulcani attivi italiani e dei magmi mantellici presenti in area
Tirrenica (inclusioni fluide);
- determinazione dei budget geochimici di degassamento sineruttivo.
4) Gas Hazard in Italia: Nel settore tirrenico dell’Italia Centrale, così come sulle aree
dei vulcani attivi italiani, sono presenti numerose emissioni di CO2 caratterizzate da
elevata pericolosità. Infatti, la CO2, la cui densità è ben maggiore di quella dell'aria,
tende ad accumularsi nelle depressioni del terreno alimentando veri e propri "fiumi”
e/o “laghi” di gas. Queste sono trappole mortali invisibili che negli ultimi decenni
hanno causato la morte di numerosi esseri viventi (sia persone che animali). Un
elenco dettagliato degli incidenti non è al momento possibile perché non è mai stata
fatta una ricerca sistematica sugli incidenti provocati dal gas emesso da emissioni
naturali in Italia. Tali incidenti potrebbero essere evitati o ridotti nel futuro con una
migliore conoscenza del fenomeno. In particolare riteniamo di estrema importanza, a
fini di protezione civile, l’esatta localizzazione delle emissioni di gas principali, la loro
quantificazione mediante mappe di dettaglio e lo sviluppo di modelli fisici del
processo di dispersione del CO2 in aria.
A)
B)
Fig. 2 A) Visualizzazione mediante fumogeni del ”lago” di CO2 che si forma in corrispondenza di
un’emissione gassosa nell’area dell’Amiata. Il colore giallo marca la zona dove la concentrazione di
CO2 è mortale. Una manifestazione simile, presente nella stessa area, ha causatola la morte di una
persona il 20 Novembre 2003. B) Gli animali e gli uomini che accidentalmente entrano in queste
‘trappole’ sature di gas sono destinati a morire. In figura un cinghiale morto nei pressi dell’emissione
gassosa di Palidoro, pochi km a nord di Roma.
237
Un’altra fonte di pericolo, sebbene a lungo termine, è costituita dalle emissioni
naturali di gas radioattivi come il radon. Emissioni di radon elevate interessano infatti
numerose zone del territorio Italiano spesso in corrispondenza di zone abitate
mettendo a rischio la salute degli abitanti. Anche in questo caso manca una ricerca
sistematica ed un archivio dei siti pericolosi.
Ricerche sul gas hazard e interventi in situazioni di crisi sono richieste all’INGV dalla
Protezione Civile ed è prevedibile che costituiranno una gran parte dell’attività dei
ricercatori INGV inseriti nel TTC ‘degassamento terrestre’ nel corso del 2005-2006.
In particolare si prevede che nel 2005 numerose ricerche saranno finalizzate alla: (1)
identificazione e caratterizzazione delle emanazioni gassose presenti nel territorio
Italiano, e relazioni con l’assetto strutturale e idrogeologico; (2) definizione degli
scenari, e stima della pericolosità delle emissioni; (3) valutazione della vulnerabilità,
stima e mitigazione del rischio. Vista l’estensione delle aree da indagare e la
complessità di problemi, anche metodologici, da affrontare, è necessario uno stretto
coordinamento dei numerosi ricercatori delle differenti sezioni partecipanti al
progetto, che assicuri omogeneità nella raccolta, nel trattamento e nella valutazione
dei dati. Si prevede quindi all’interno del TTC di formare una struttura di
coordinamento specifica per il gas hazard (nucleo coordinamento gas hazard). Sarà
compito specifico di tale nucleo: (i) la predisposizione e la gestione di un archivio
comune; (ii) la preparazione di una o più schede uniche da utilizzare dai ricercatori
coinvolti nel progetto, l’uniformazione dei metodi di raccolta dati, compreso un
controllo di qualità sui risultati e sulle metodologie utilizzate; (iii) l’organizzazione di
incontri periodici fra i ricercatori. Le numerose attività nel campo del gas hazard
coordinate dal TTC saranno:
- attività di terreno: individuazione e censimento delle aree interessate da anomale
emissioni di gas (con raccolta di tutta la bibliografia esistente); mappatura di
dettaglio delle aree interessate da emissione e quantificazione del gas emesso
mediante campagne di misura del flusso diffuso dal suolo e trattazione statistica e
geostatistica dei dati sperimentali; quantificazione del gas emesso da emissioni
puntuali (fumarole, soffioni, emissioni subacquee) con tecniche appropriate alla
tipologia dell’emissione, anche da svilupparsi ad hoc (es. misure da laghi o pozze
d’acqua etc.); campionamento ed analisi chimica ed isotopica del gas emesso sia
nel caso di emissioni puntuali che diffuse; rilevamento della morfologia delle zone di
emissione e delle aree circostanti e caratterizzazione dell’assetto geologico,
strutturale ed idrogeologico; monitoraggio in continuo del flusso di CO2 dal terreno,
della concentrazione di CO2 e H2S in aria e dei parametri ambientali nelle aree più
pericolose per l’acquisizione di dati sperimentali di confronto e di validazione dei
modelli fisico-numerici; acquisizione di dati meteorologici relativamente alle aree
indagate (piovosità, venti dominanti, ecc..);
- Modelli concettuali e fisico-numerici: modello concettuale e fisico-numerico delle
emissioni più pericolose; modellizzazione chimico-fisico-numerica delle interazioni
del gas con falde acquifere locali e della dispersione del gas in atmosfera mirata alla
definizione delle aree interessate da concentrazioni pericolose dei gas in relazione
all’assetto morfologico e alle diverse condizioni meteorologiche; modellizzazione
fisico-numerica e stima della pericolosità, nelle diverse condizioni ambientali, delle
emissioni delle plumes dei vulcani attivi; elaborazione statistica dei dati al fine di
individuare le condizioni (tasso di emissione, parametri ambientali) di massima
pericolosità;
- sink-holes: nelle aree a degassamento anomalo esposte per motivi geologici ed
idrogeologici al pericolo della formazione di sink-holes, realizzazione di ricerche
idrogeochimiche ed idrogeologiche mirate all’individuazione delle zone pericolose in
prossimità di centri abitati o infrastrutture, elaborazione di modelli concettuali e
238
stima della pericolosità da sink-holes;
- altre indagini: realizzazione di documenti audio-visivi delle emissioni (evidenziazione
degli accumuli pericolosi tramite traccianti colorati), indagine storico-giornalistica
per una review degli incidenti causati da emissioni gassose sul territorio italiano e
da fenomeni di sink-hole;
- data base: il nucleo coordinamento gas hazard provvederà ad organizzare una
banca dati comune a tutto l’INGV nella quale dovranno confluire sia le informazioni
già disponibili sia quelle via via raccolte nell’ambito delle differenti ricerche.
Vogliamo infine segnalare che nel loro complesso le attività coordinate nell’ambito del
TTC ‘degassamento naturale’ avranno implicazioni per altri problemi scientifici ed
applicativi non discussi in questo documento. Una prima implicazione sarà quella di
ottenere delle stime più attendibili del degassamento naturale e dei suoi effetti nel
clima terrestre. Il degassamento terrestre ha infatti un ruolo primario nel ciclo del
carbonio ed ha avuto quindi nel passato, in assenza d’attività antropica, un ruolo
primario nel controllo del clima terrestre. Tuttavia i modelli esistenti del ciclo del C si
basano su approssimazioni troppo grossolane dei flussi terrestri di CO2. In particolare,
mentre esistono misure dell’emissione di CO2 da apparati vulcanici, è stato finora
tralasciato il contributo dovuto al degassamento diffuso che interessa le aree
tettonicamente attive della Terra. Le recenti ricerche condotte da ricercatori INGV
hanno permesso una prima stima del flusso totale di CO2 dall’Italia Centrale che è
risultato una quantità significativa a scala globale (10% delle attuali stime del
degassamento di CO2 da vulcani). L’approfondimento di tali tematiche nell’ambito del
TTC porterà ad una miglior definizione del bilancio del carbonio a scala globale e come
conseguenza a modelli previsionali dell’evoluzione climatica più accurati di quelli
attuali.
Una seconda possibile implicazione riguarderà i progetti di iniezione di CO2 industriale
in serbatoi naturali. Nonostante la non accuratezza delle stime attuali del
degassamento naturale terrestre, sembra accertato che le variazioni climatiche degli
ultimi decenni sono dovute a cause non naturali e cioè all’immissione in atmosfera
della CO2 prodotta dalla combustione di carbonio fossile (petrolio, carbone ecc) nei
processi industriali. Uno dei rimedi che si sta sperimentando per diminuire le quantità
di CO2 emessa in atmosfera, senza penalizzare le capacità produttive dei paesi
industrializzati, è quello di iniettare parte della CO2 prodotta nel sottosuolo. Tale
rimedio può trovare forti benefici nel caso che l’iniezione avvenga in serbatoi profondi
contenenti idrocarburi. L’iniezione di CO2 ha infatti il duplice risultato sia di eliminare
una quota di gas che andrebbe ad aumentare la concentrazione atmosferica sia di
incrementare la produttività dei giacimenti. Se l’iniezione di gas avvenisse però in
serbatoi già saturi in CO2 e che naturalmente alimentano emissioni gassose in
superficie, gli esiti dell’intervento non sarebbero necessariamente positivi. E’
immaginabile infatti che le quantità iniettate vengano rilasciate in tempi brevi verso
l’atmosfera attraverso quelle vie utilizzate naturalmente dal gas. In questo ambito le
mappe a grande scala del processo di degassamento che interessa l’Italia, che
verranno realizzate nell’ambito del TTC, diventeranno uno strumento importante nella
selezione dei siti più idonei all’iniezione nel sottosuolo di CO2.
3. Tabella con personale disponibile (mesi/persona) per il 2005 ed esigenze
particolari
Il personale INGV disponibile per il 2005 è riportato nella Tabella 2. La previsione è
stata fatta sulla base del tempo dichiarato per gli anni 2003-2004. Poiché nel 2005
dovrebbero iniziare progetti specifici sul degassamento terrestre (es. progetto GNV
‘gas hazard’ e ‘progetto fumo’), è prevedibile che la Tabella 2 rappresenti una stima di
minima dell’impegno di personale INGV (strutturato) nella tematica.
239
Tabella 2. Previsione dell’impegno di personale strutturato per il 2005
Sezione
Catania
OV-Napoli
Palermo
Roma 1
Roma 2
Totale
mesi
uomo
6
43
26
19
10
104
Le esigenze necessarie al funzionamento del TTC, relative all’ attività di
coordinamento ed alla creazione degli strumenti necessari, sono riportate in Tabella 3.
Tabella 3. Attività e strumenti di coordinamento e relative esigenze
Attività
Creazione di una pagina Web necessaria sia
alla rapida diffusione dei risultati scientifici
ottenuti sia come strumento di informazione e
confronto dei ricercatori delle differenti sezioni
e come strumento per una corretta ed
aggiornata informazione su crisi dovute a
degassamento
Elaborazione e produzione di materiale
divulgativo (cartaceo ed audiovisivo) finalizzato
anche alla mitigazione del gas hazard
Organizzazione di meetings scientifici periodici
per il confronto e l’integrazione delle
informazioni
Aggregazione delle competenze presenti
all’interno del TTC per la formulazione e
promozione di progetti di ricerca d’alta qualità
Esigenza
Un’unità di personale per creazione
ed aggiornamento web e compiti di
segreteria del TTC
Risorse finanziarie per la produzione
e la distribuzione del materiale
divulgativo
Risorse finanziare per 1 Workshop
annuale e la pubblicazione dei
contributi
Un’unità di personale dedicata alla
ricerca delle fonti di finanziamento e
alla organizzazione generale dei
progetti
Creazione di una data base comune di tutti i Risorse finanziare per acquisizione
dati relativi al degassamento naturale ed in di una macchina dedicata e
particolare implementazione ed aggiornamento creazione della piattaforma software
di una mappa dei fenomeni di degassamento
naturale che interessano il territorio nazionale
Creazione di un nucleo coordinato di pronto Risorse finanziarie per formazione
intervento nel caso di emergenze dovute a personale, per strumentazione
emissioni
gassose
attrezzato
c o n specifica, per gli interventi nel
strumentazione idonea .(si ricorda che territorio in caso di crisi in corso
numerose crisi di questo tipo hanno interessato
il territorio nazionale negli ultimi anni)
Si fa presente che nel corso degli ultimi anni un importante contributo alle ricerche nel
tema del degassamento naturale è stato fornito da personale non strutturato (Tabella
4) sia nell’ambito dello svolgimento delle loro attività di ricerca (assegnasti e
dottorandi) che appositamente coinvolto attraverso contratti, borse di studio ecc. .
Nell’auspicare che nel futuro vengano utilizzate risorse provenienti da progetti
specifici, si chiede che le varie sezioni abbiano comunque sufficienti fondi dedicati al
mantenimento di tale forza lavoro
240
Tabella 4. Mesi/uomo del personale non strutturato impegnato nel 2003-2004
Sezione
Catania
Ov-Napoli
Palermo
Roma 1
Roma 2
Totale
mesi
uomo
8
20
20
30
4
82
Il Gruppo Istruttorio:
M.L. Carapezza
G. Chiodini
F. Italiano
M. Neri
241
Allegato n. 1
Bibliografia citata e pubblicazioni personale INGV (2001-2004)
Aiuppa A., Federico C., Giudice G., Gurrieri S., Paonita A., Valenza M. (2004) Plume
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basaltic volcanoes. EPSL, 222, 469-483.
Aiuppa A., Bellomo S., D’Alessandro W., Federico C., Ferm M., Valenza M. Volcanic
plume monitoring at Mount Etna by passive air sampling J. Geophysical research
(accepted).
Aiuppa A, Burton M, Mure F, Inguaggiato S (2004) Intercomparison of volcanic gas
monitoring methodologies performed on Vulcano Island, Italy GRL 31 (2): Art.
No. L02610 JAN 28 2004
Aiuppa A., Inguaggiato S., McGonigle A.J.S., O’Dwyer M., Oppenheimer C., Padgett
M.J., Rouwet D., Valenza M. H2S fluxes from Mt. Etna, Stromboli and Vulcano
(Italy) and implications for the global volcanic sulfur budget. Geochimica et
Cosmochimica Acta (accepted).
Alparone, S., Andronico, D., Giammanco, S., Lodato, L., 2004. A multidisciplinary
approach to detect active pathways for magma migration and eruption in a
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250
SF17 “Banche dati e cataloghi dei terremoti”
Responsabili: M.Stucchi e A.Michelini
251
252
Questo TTC nasce per garantire la miglior armonizzazione nel settore della
archiviazione e disseminazione dei dati strumentali (recenti e storici) e
storico/macrosismici e dei cataloghi parametrici dei terremoti e la miglior
integrazione con le altre attività che l’INGV svolge in questo settore.
Premessa
La genesi di questo TTC è stata piuttosto complessa, in quanto sono confluiti in esso
due insiemi di dati strutturalmente diversi, elaborati e gestiti da competenze
differenti:
• Banche dati storico-macrosismici e cataloghi parametrici di lungo termine;
• Banche dati strumentali (forma d’onda e parametrici) e cataloghi dei terremoti
recenti.
La stesura di questo elaborato è partita dalla convinzione che sia auspicabile che tutte
le banche dati dell’Ente “si parlino”; per questo motivo, gli estensori richiamano
l’attenzione sulla necessità che le attività qui sotto rappresentate si coordino con
iniziative complementari, quali quelle relative ai TTC 1 (monitoraggio sismico), 9 (reti
informatiche e GRID), 12 (laboratorio di geologia e storia dei fenomeni naturali), 18
(sistema informativo territoriale). Tuttavia è prioritario in questa fase assicurare un
coordinamento al tema specifico di questo TTC per il quale peraltro lo stesso Collegio
di Istituto ha anche ipotizzato che il presente SF possa portare alla istituzione di due
distinti TTC.
del TTC (max 3pp.)
1A – Banche dati storico-macrosismici e cataloghi dei terremoti
La necessità di riordinare e omogeneizzare le banche dati storico-macrosismiche
dell’ente e le relative procedure di raccolta e qualificazione dei dati è ricordata in varie
edizioni dei piani triennali dell’ente.
Nell’ente vengono oggi gestiti e parzialmente alimentati i seguenti insiemi di dati:
a)
b)
c)
Catalogo dei Forti Terremoti Italiani - CFTI sviluppato - in collaborazione con
SGA - in ambito RM1; la versione più recente (3), che copre il periodo dal 461
B.C. al 1997, contiene 605 studi, di cui 64 relativi ad eventi considerati falsi o
molto dubbi, 522 con dati di intensità, per complessive 34.767 osservazioni
(Boschi et al., 1995, 1997, 2000), e 25 non parametrizzabili. La versione 2
(Boschi et al., 1997) è disponibile online all'indirizzo http://80.117.141.2/cft
Database di Osservazioni Macrosismiche – DOM sviluppato in ambito exGNDT dal gruppo che ora afferisce a MI (Monachesi e Stucchi, 1997): contiene
36.478 osservazioni riferite a un migliaio di terremoti ed è disponibile online (dal
1997) all'indirizzo http://emidius.mi.ingv.it/DOM/. l’interfaccia web consente la
consultazione per terremoto, con la visualizzazione delle relative mappe di
intensità, e una consultazione e rappresentazione grafica delle storie sismiche di
sito per 2051 località, dotate di almeno 5 osservazioni.
Bollettino Macrosismico – BM. Riporta le informazioni sugli effetti dei terremoti,
secondo la scala MCS, per eventi di intensità >/= III o per magnitudo > 3.0. I
dati sono raccolti per attributi, dalla disgregazione della scala MCS.
Successivamente i dati vengono riaggregati, secondo un metodo illustrato nel
bollettino stesso e con il relativo errore. I dati ordinariamente si riferiscono ai
territori comunali, dei quali Ë riportato il nome e le coordinate di localizzazione,
secondo le norme ISTAT. I valori di intensità pubblicati non sono filtrati. I dati
sono pubblicati nel Bollettino Macrosismico (cartaceo) e sono in parte disponibili
all’indirizzo
w w w . i n g v . i t / ~ r o m a /
attività/pererischio/macrosismica/macros/bollettino/elenco.htm
253
Questi insiemi di dati vengono alimentati con studi di terremoti, storici e recenti,
prodotti sia all’interno che all’esterno dell’ente. Oltre alle ricerche direttamente
riconducibili ai gruppi che hanno prodotto DOM e CFTI, l’Osservatorio Vesuviano ha
raccolto dati di una ventina di terremoti recenti (a partire dal 1983), utilizzando le
scuole come rete di consultazione. Il gruppo QUEST, infine raccoglie i dati
macrosismici durante le emergenze.
Esistono inoltre dataset a scala locale, come ad esempio quello riguardante la zona
dell’Etna che si compone di un catalogo parametrico con repliche (1735 eventi), che
copre l’intervallo temporale 1832-1998 (Azzaro et. 2000); a questo è associata la
banca dati delle osservazioni macrosismiche (7325), espresse secondo la scala
EMS98. Il dataset, strutturato nelle linee generali secondo DOM, è disponibile anche in
versione su CD-ROM con mappe interattive (epicentri e PQ) e storie sismiche;
recentemente è stato aggiornato al 2001. Una versione semplificata è in corso di
pubblicazione su web.
Gli insiemi di dati descritti più sopra hanno caratteristiche simili e diverse al tempo
stesso:
i)
utilizzano prevalentemente la scala macrosismica MCS, che rappresenta una
singolarità nel panorama europeo il quale, dopo avere utilizzato in prevalenza la
scala MSK, adotta con convinzione crescente la scala EMS98;
ii)
utilizzano sistemi di riferimento geografico diversificati, anche se in buona
parte riconducibili a un unico riferimento iniziale, messo a disposizione da ENEL
nel 1977;
iii)
utilizzano procedure diverse per l’assegnazione della intensità macrosismica,
con particolare riferimento alla gestione di alcuni casi critici, quali ad esempio i
casi di danni a singoli edifici o a aree stese;
iv)
CFTI fornisce, in una certa misura, i dati storici di base e parte delle
interpretazioni; DOM rinvia in prevalenza agli studi-origine; BM non fornisce
dati di base;
v)
i primi due sono disponibili in formato digitale e on-line, mentre il terzo è
disponibile quasi esclusivamente in formato cartaceo. Su web sono disponibili
solo le osservazioni relative agli eventi del 1992 e 1995.
Nel 2003 è stato avviato a soluzione il problema della omogeneizzazione del
riferimento geografico, con un elaborato in fase di validazione. Sono in corso di
realizzazione avanzata (disponibili entro dicembre 2004):
a)
un prototipo di database integrato costituito dai dati degli studi di terremoti
provenienti da CFTI (Boschi et al., 1997 e 2000), da DOM e da BM, che
hanno contribuito alla compilazione del catalogo parametrico CPTI04 (vedi
più sotto);
b)
una nuova interfaccia web per la gestione e la disseminazione dei suddetti
dati e dei testi degli studi da cui sono ricavati.
Con struttura simile a quelli di DOM, a partire dal progetto EC BEECD ha preso l’avvio,
come key-nodal member nell’ambito delle iniziative di EMSC-CSEM, l’European
Mediterranean Intensity Database – EMID, destinato a omogeneizzare e rendere
disponibili i dati macrosismici dell’area in questione. Sfortunatamente, a tutt’oggi le
richieste per il finanziamento e la conseguente implementazione dell’iniziativa non
hanno avuto successo in ambito europeo. Un convegno tenutosi a Erice nel 2002
(Albini et al., 2004, eds.) ha fatto il punto sulle iniziative in corso in Europa (e nel
mondo). E’ in corso di definizione lo schema di realizzazione di EMID, basato
prevalentemente sullo schema italiano, che sarà sottomesso alla approvazione e alla
gestione di un board internazionale.
254
Per quanto riguarda i cataloghi parametrici, alla prima versione del Catalogo
Parametrico dei Terremoti Italiani (CPTI99) del 1999 ha fatto seguito la versione
CPTI04 (2004), compilata nell’ambito delle iniziative per la redazione della mappa
sismica di riferimento per la nuova normativa sismica. Tale versione, che aggiorna
sostanzialmente la precedente estendendola fino al 2002, è comunque limitata agli
eventi principali, ovvero non considera le “repliche”, definite come gli eventi avvenuti
entro 90 giorni e 30 km da un evento di energia maggiore individuato all’interno di
una sequenza - e raccoglie eventi con Mw≥4.7. Un prototipo di versione che raccoglie
anche tutti gli studi resi disponibili negli ultimi anni, è in fase di compilazione. E’ in
corso di predisposizione anche una ipotesi di fattibilità per un catalogo parametrico
completo, provvisto di repliche.
CPTI04 si è potuto giovare dei miglioramenti avvenuti nel periodo più recente,
soprattutto in Italia, nel campo della determinazione dei parametri dei terremoti a
partire da dati macrosismici. Tali metodi, sviluppati in prima istanza per i casi
standard, richiedono comunque ulteriori miglioramenti per i casi particolari, quali ad
esempio eventi potenzialmente offshore, eventi potenzialmente profondi,
disaggregazione degli effetti di cumulo, ecc.
In analogia a quanto detto per EMID, sono in corso di definizione le specifiche per la
realizzazione di un catalogo parametrico di terremoti di area europea.
Per quanto riguarda il catalogo dei maremoti, questo non è stato incluso in questo
documento ma verrà incluso in un secondo momento.
1B – Banche dati strumentali (forma d’onda e parametrici) e cataloghi dei
terremoti recenti
L’Istituto non è dotato di un portale tramite cui accedere ai dati registrati e di un
centro nel quale i dati sono propriamente archiviati. A questo si aggiunge che il livello
di integrazione tra le diverse sedi/sezioni è ridotto al solo scambio di dati mentre non
vi è un effettivo coordinamento per quello che concerne il dato parametrico.
Suddividendo le attività di archiviazione dati per sezione si riscontra un quadro
abbastanza frammentato. Di seguito viene riportata una descrizione concisa di quanto
esiste all’interno dell’Istituto.
Centro Nazionale Terremoti
Per quanto riguarda le banche dati sismologici di forma d’onda e parametrici
per terremoti recenti e storici e i dati GPS del CNT, sono stati progettati diversi
“schema” per la strutturazione del/i database (DB).
In particolare, per quanto riguarda i dati parametrici della rete nazionale, è stato
progettato un DB che organizza i dati di stazione, i dati parametrici di fase ed i quasidati come le localizzazione degli eventi (di questo DB se ne occupa direttamente l’UF
CDS del CNT). Al momento è in atto una fase di verifica e di confronto del DB
succitato che dovrebbe portare in tempi brevi ad una sua eventuale revisione ed al
suo successivo al popolamento con i dati della rete nazionale. Per quanto concerne le
forme d’onda dei terremoti registrati dalla Rete Sismica Nazionale, è stato
predisposto il loro accesso al sito http://waves.ingv.it/.
Per MedNet è gia attivo da diversi anni l’accesso ai dati di forma d’onda tramite
l’interfaccia NetDC (vedi http://mednet.ingv.it). Recentemente si è ipotizzato di
adottare le modalità di archiviazione di MedNet anche per i dati di forma d’onda della
rete nazionale. Questo permetterebbe di mantenere massima uniformità nelle
modalità di archiviazione e di accesso al dato medesimo.
L’UF Sismos, che si occupa della preservazione di sismogrammi storici e del materiale
sismologico ad esso connesso (bollettini, libri di stazione, ecc. ), ha sviluppato due
diversi DB. Il primo permette la gestione delle procedure di archiviazione digitale dei
sismogrammi e dei bollettini. L’altro è stato realizzato per il ripristino da back-up dei
255
dati e per il loro accesso e download via internet. In particolare, i dati in questione
sono accessibili sul sito web http://sismos.ingv.it/~hsds/request/login.php.
L’ultimo set di dati di cui si occupa il CNT è costituito dai quelli GPS della costituenda
rete nazionale. Il DB in questo caso è ancora tutto da realizzare anche se, basandosi
sull’esperienza già maturata, non dovrebbe porre particolari difficoltà. Anche qui, il DB
deve prevedere, oltre ai dati effettivamente registrati, l’esistenza di quasi-dati (o
pseudo-osservazioni) quali sono le prime elaborazioni standardizzate dei dati
medesimi.
Sempre nell’ambito dello studio di fattibilità ma per quanto riguarda i cataloghi di
terremoti dei terremoti recenti, il CNT a conclusione del progetto triennale del GNDT
“Terremoti probabili in Italia tra l'anno 2000 e il 2030: elementi per la definizione di
priorità degli interventi di riduzione del rischio sismico” coordinato da Amato e
Selvaggi, ha elaborato il catalogo dei terremoti italiani degli ultimi 20 anni.
Detto catalogo verrà messo a disposizione provvisoriamente sul sito web in maniera
analoga a quanto già pubblicato rispettando tempi brevi per rispondere ad esigenze
istituzionali di divulgazione del dato.
Infine, il CNT prepara il Bollettino Sismico della Rete Sismica Nazionale con cadenza
quindicinale (con un ritardo di 15-30 gg). A tal fine, è stato istituito un gruppo
formato da una quindicina di analisti che leggono le fasi e preparano il bollettino
succitato con le localizzazioni dei terremoti registrati. Questo lavoro è iniziato nel 2002
e
viene
pubblicato
sulla
pagina
web
http://www.ingv.it/~roma/frames/frame-boll.html.
Osservatorio Vesuviano
Presso l’Osservatorio Vesuviano è in uso un DB di dati parametrici grazie al quale è
stato possibile fino ad oggi tenere archiviate tutte le informazioni sulle stazioni
sismiche (tabella da 22 campi), sugli eventi sismici che la rete di competenza OV
rileva (tabella da 24 campi e più di 20000 entry + tabella dei segnali con 20 campi e
più di 33000 entry). Il Data Base, ottenuto con un motore “SQL Server” su
piattaforma Windows 2000 server è aggiornato da personale esperto che analizza,
localizza, estraendo i parametri caratteristici dell’eventuale evento sismico, ed
“etichetta” il sisma. Inoltre c’è una periodica attività di backup del data base e su
disco e su supporti ottici, utilizzata per creare dei punti di ripristino delle informazioni.
Infine è stato realizzato un portale web per consentire il pratico accesso e la veloce
consultazione e reperimento delle informazioni. Per quanto concerne i dati di forma
d’onda che vengono acquisiti, l’OV acquisisce al momento ca 1.8 Gbyte per giorno di
dati digitali che a breve diventeranno dell’ordine di 2.8 Gbyte.
Sezione di Catania
Per quanto concerne la Sezione di Catania, l’attuale configurazione geometrica della
rete conta 65 stazioni per un totale di circa 145 canali. I segnali sismici, acquisiti in
continuo, vengono registrati con frequenza di campionamento pari a 125 Hz, su
appositi file con formato binario (SUDS) per circa 3 Gb/giorno di memoria. I dati
risiedono per circa quattro mesi in cartelle giornaliere su appositi supporti hardware
(cluster di dischi) e successivamente vengono trasferiti su DAT della capienza di circa
24 Gb . La disponibilità dei segnali in formato digitale copre il periodo 1995-2004.
Inoltre, oltre alle classiche registrazioni cartacee dei sismogrammi è presente un
archivio delle forme d’onda in formato bitmap.
I dati parametrici vengono archiviati in appositi file Excel ed Access ed utilizzati per
l’aggiornamento semi-automatico delle informazioni pubblicate in internet.
I segnali sismici registrati in regimi vulcanici presentano delle peculiarità tali per cui le
indagini effettuate richiedono opportune metodologie di analisi. Per questo la
parametrizzazione dei caratteri che concernono questi tipi di segnali tiene conto di
esami effettuati nel dominio del tempo e della frequenza quali l’andamento temporale
256
dell’ampiezza media del segnale (RMS; campionamento ogni 30 secondi), l’andamento
temporale delle frequenze che compongono lo spettro medio del segnale
(campionamento ogni 20 minuti); i parametri di polarizzazione media del campo
d’onda (azimuth, incidenza e rettilinearità; campionamento ogni 60 secondi). Per
quanto concerne gli eventi a bassa frequenza s.l., negli archivi viene riportato il
numero giornaliero degli explosion-quakes e dei Long Period Events, nonché delle loro
ampiezze.
Inoltre, sui segnali acquisiti a Stromboli dal 2003 viene effettuato on-line e in
automatico un conteggio orario delle frane i cui valori sono riportati in apposito
archivio.
maggior dettaglio per il 2005 (max 6pp.)
2.0 Aspetti generali
L’obbiettivo finale è di realizzare un “portale dati” tramite il quale accedere alle
diverse banche dati in maniera semplice, mediante procedure omogenee e,
soprattutto, senza disgiungere le diverse tipologie di dati le une dalle altre.
Per fare un esempio, poniamo che succeda un terremoto in una certa zona in Italia.
Un ricercatore (ma non solo visto che con le innovazioni degli ultimi anni
nell’Information Technology portano l’accesso ai dati ad un pubblico molto maggiore)
andrebbe immediatamente a consultare la banca dati dell'istituto per estrarre quali
terremoti sono successi lì sia in epoca strumentale moderna, che storica, le loro
localizzazioni, intensità, magnitudo, meccanismi focali, i dati storico - strumentali
(forme d'onda già raccolte da Sismos), i dati GPS disponibili, le osservazioni
macrosismiche, i dati (forme d'onda e di fase) recenti relativi alla sequenza in atto o
registrati nell'ultimo periodo temporale, la geologia e la tettonica, le pubblicazioni più
importanti che inquadrano la zona etc etc. In altre parole, il ricercatore desidererebbe
avere un panorama quanto più chiaro possibile di quello che c'è e che può venir usato
per la ricerca al fine di ottenere un quadro aggiornato e significativo dell'evento e,
soprattutto, il tutto in tempi brevi.
Pertanto, l’informazione deve essere facilmente accessibile e le modalità di accesso
omogenee. Per tutto ciò, risulta fondamentale la realizzazione di un portale dati unico
dell'INGV tramite il quale si possano ottenere le informazioni suddette e, a monte, un
centro dati ben organizzato in cui avvengono l’archiviazione, i back-up ed i ripristini.
2A
Dati storico-macrosismici
Entro il 2005 la maggior parte degli operatori che producono dati storici e
macrosismici opereranno all’interno dell’ente. E’ quindi necessario e auspicabile che,
così come in altri TTC – es. il n.12, si dia corso a iniziative coordinate che aumentino il
potenziale dell’ente in questo settore, sia in Italia che nell’area Europea-Mediterranea,
definendo le priorità e evitando sprechi di risorse. Le principali iniziative da svilupparsi
nel biennio riguardano i seguenti aspetti:
b.definizione di un sistema integrato di gestione dei dati macrosismici, che consenta
la convivenza di tutti i dati di base disponibili, compresi quelli relativi a studi
multipli dello stesso evento – anche espressi in scale macrosismiche diverse, a
repliche e a eventi di bassa energia. Questa operazione richiede: i) uno sforzo di
inventariazione dei dati che via via vengono prodotti, inventariazione che –
assieme alla riduzione ad un unico formato e ad un unico sistema di riferimento
geografico, deve diventare routine all’interno dell’ente; ii) lo sviluppo di un
server dedicato e di software di gestione semplici, interfacciabili con utenti non
particolarmente esperti. Si potrà prevedere, ad esempio, lo sviluppo una routine
257
per la gestione semiautomatica dei dati macrosismici, che consenta in modo
veloce la compilazione di tabelle di I per le località di interesse, la generazione di
mappe e la parametrizzazione dell’evento utilizzando procedure codificate (es.
“Boxer”). Tale utility potrebbe essere utilizzata anche per le attività di rilievo
macrosismico nel caso di eventi futuri, snellendo la gestione ed elaborazione
preliminare del dato raccolto iii) la definizione di una procedura di aggiornamento
del sistema;
c.miglioramento delle procedure di qualificazione e omogeneizzazione dei dati
esistenti e futuri, con particolare riferimento alle modalità di raccolta dei dati
macrosismici attuali e al problema delle scale di intensità. In particolare, l’uso
sempre più diffuso in ambito europeo della scala EMS98 suggerisce la necessità
di avviare in ambito nazionale confronti sistematici tra valutazioni dell’intensità
macrosismica effettuate in MCS e EMS98. Per alcuni terremoti recenti sono stati
prodotti studi che riportano assegnazioni in entrambe le scale; nel caso di dati
storici va sottolineato che è un’operazione piuttosto impegnativa, dal momento
che non si può procedere attraverso una semplice tabella di conversione ma va
fatta ex-novo l’analisi delle fonti al fine di recuperare gli elementi necessari per
la corretta applicazione della scala EMS98.
Poichè l’assegnazione della intensità è opera dell’autore dello studio, questo
problema va portato con forza alla attenzione delle iniziative di SF12;
d.miglioramento delle procedure di determinazione dei parametri dei terremoti da
dati macrosismici. Questo obiettivo richiede il proseguimento e il potenziamento
delle attività in corso e una sperimentazione su vasta scala;
e.definizione di una procedura di aggiornamento del catalogo parametrico dei
terremoti derivabile dal sistema di cui al punto a). Questa operazione richiede la
definizione di: i) criteri di qualità, non gestibili necessariamente in modo
automatico, per la selezione degli studi di riferimento in caso di studi multipli
dello stesso evento; ii) un piccolo gruppo di operatori di riferimento che
sovrintenda a questa delicata fase; iii) procedure per l’aggiornamento del
catalogo parametrico, che dovrà avvenire secondo a scadenze diverse (più
frequente per gli operatori dell’ente, biennale per gli utenti esterni);
Le iniziative di cui sopra saranno sviluppate, con modalità e impegni differenziati, sia
per l’area italiana che per l’area Europea-Mediterranea.
2B
Banche dati strumentali e cataloghi dei terremoti recenti
In sintesi, l’accesso al dato in maniera semplice e mediante procedure trasparenti ed
omogenee è il “sine qua non” per poter svolgere in maniera ottimale ed efficiente la
ricerca, il servizio per la Protezione Civile Nazionale e la diffusione del dato non solo
per fini di ricerca. Ne segue che l’INGV per il ruolo che ricopre a livello nazionale deve
fornire il servizio di cui sopra.
L’obiettivo è di costituire presso l’INGV il “Centro Dati dei Terremoti Italiani” (Italian
Earthquake Data Center). Le specifiche salienti del CDTI sono:
• Il CDTI è un archivio online, permanente e completo di diversi tipi di dati digitali
(dati veri e propri e pseudo-dati) relativi a terremoti in Italia.
• Il CDTI è il centro di distribuzione dei dati geofisici digitali delle reti di
monitoraggio dell’INGV. In futuro potrà rappresentare anche il sito di
archiviazione e distribuzione dei dati delle altre reti geofisiche operanti sul
territorio nazionale (es.: UniGE, OGS, …)
• Le reti di monitoraggio principali che contribuiscono al CDTI sono: la Rete
Sismica Nazionale (analogica, digitale e satellitare), la rete MedNet, la rete
sismica dell’Osservatorio Vesuviano, la Rete Sismica Permanente della Sezione
258
•
di Catania, i dati storici di Sismos, le reti GPS locali e la costituenda rete sismica
nazionale GPS.
Il CDTI si avvale di modalità e formati dei dati che sono standard e diffusi a
livello internazionale.
Per la realizzazione del CDTI si dovranno effettuare investimenti significativi sia per
l’hardware (per esempio, si dovrà realizzare una “Storage Area Network”) che in
risorse umane (almeno n. 2 unità di personale con solide basi informatiche dovrà venir
interamente impiegato allo scopo mentre il coinvolgimento di tutti i tecnici informatici
seppure episodicamente e per obiettivi specifici è auspicabile). La linea da adottare è
quella di avvalersi quanto più possibile delle esperienze già maturate nei centri dati sui
terremoti che sono all’avanguardia.
Le fasi per la realizzazione possono essere riassunte schematicamente come segue (in
corsivo vengono indicati i possibili tempi di realizzazione):
• Fase pre-progettuale:
o viene analizzato il problema e si effettua la documentazione su quanto
viene svolto a livello internazionale in questo campo. In merito, si sono
individuati il Northern California Earthquake Data Center (NCDEC) che
raccoglie i dati dell’USGS e del Seismological Laboratori della University
o f
C a l i f o r n i a ,
B e r k e l e y
(http://www.seismo.berkeley.edu/seismo/annual_report/) e di IRIS
(http://www.iris.edu).
o si prendono i dovuti contatti con le istituzioni estere individuate. A
riguardo, sono già stati presi contatti il responsabile del NCEDC, Dr.
Doug Neuhauser, che verrà in visita all’INGV nel gennaio 2005. Altri
specialisti del campo sono già stati identificati e si conta di proporre loro
analogo invito.
o Personale tecnico e scientifico viene inviato in visita in una (o più) di
queste istituzioni estere col fine di apprendere quanto viene svolto e di
esporre ed analizzare il nostro problema contingente (Febbraio-Marzo,
2005)
• Fase progettuale:
o viene steso il progetto che riflette i requisiti del CDTI e che si avvale di
quanto può venir trasferito dai centri internazionali individuati nella fase
precedente oltre che quanto già disponibile a livello INGV. In particolare,
si considera di avvalersi degli esperti succitati per ridurre al massimo di
incorrere in errori di valutazione (si conta di giungere ad una stesura
iniziale del progetto entro aprile 2004 e di una definitiva entro maggio,
2005).
• Fase di realizzazione:
o Vengono acquistate le strumentazioni informatiche e realizzata la Storage
Area Network che è necessaria per l’archiviazione del dato (acquisti da
effettuarsi entro la primavera 2005).
o Sotto la supervisione di un esperto proveniente dal centro dati preso a
modello ed adottato, si procede all’implementazione delle procedure ed
al popolamento del centro dati (entro l’estate, 2005).
o Il personale tecnico-scientifico incaricato prende via via maggior
confidenza con quanto implementato e realizza nuove procedure
specifiche.
• Fase di testing:
o Le procedure che vengono implementate vengono testate e confrontate,
quando possibile, con quelle già in uso (questa fase dovrebbe essere
effettuata durante l’autunno 2005 e protrarsi fino ad inizio estate 2006).
259
A monte della concisa descrizione appena riportata, e spina dorsale dell’intero
sistema dati, vi è l’implementazione di un veloce ed affidabile scambio dati tra le
diverse sedi. Detto scambio deve sfruttare strutture HW e SW per quanto possibile
comuni. Ad esempio, il sistema EarthWorm, già implementato presso le sedi INGV
soprattutto per lo scambio dati, si è arricchito, particolarmente negli ultimi anni, di
nuovi moduli che permettono di effettuare in maniera automatica elaborazioni
importanti a fini del monitoraggio sismico. Allo stesso tempo, EarthWorm ed è
diventato uno standard a livello mondiale sia per il monitoraggio che per
l’archiviazione del dato e potrebbe essere adottato nella sua interezza dall’INGV.
Per le risorse umane da utilizzarsi nella realizzazione di questa parte del TTC, si
prevede, seppure con mansioni diverse in funzione dell’attività da svolgere, il
coinvolgimento di tutti gli informatici del CNT mentre per le sedi di Napoli e Catania il
personale disponibile dovrebbe limitarsi a coloro già impegnati nelle attività di DB e
scambio dati.
3.0 Considerazioni conclusive
Come anticipato, il TTC17 si compone di due parti alquanto diversificate. La prima è
principalmente di integrazione delle basi dati storico-macrosismiche esistenti, mentre
la seconda è focalizzata all’archiviazione ed alla distribuzione dei dati strumentali
(forme d’onda e parametrici) patrimonio principalmente delle reti sismiche dell’INGV.
A monte di entrambe le due parti vi è la realizzazione di un portale web che permetta
l’accesso ai dati che siano essi del primo o del secondo tipo. E’ chiaro che le due parti
allo stato attuale possono procedere separatamente mentre si auspica il loro
ricongiungimento una volta terminate le rispettive attività. Per questi motivi si
suggerisce la formalizzazione di due TTC distinti che tuttavia convergeranno nella loro
fase finale di realizzazione allorché verrà definito il portale dati vero e proprio.
Bibliografia
Azzaro, R., M.S. Barbano, B. Antichi and R. Rigano (2000): Macroseismic catalogue of
Mt. Etna earthquakes from 1832 to 1998. Acta Vulc., 12, 1-2, 3-36, con CDROM.
Boschi, E., G. Ferrari, P. Gasperini, E. Guidoboni, G. Smriglio G. and G. Valensise
(1995): Catalogo dei Forti Terremoti in Italia dal 461 a.C. al 1980, ING/SGA
Bologna, 973 pp.
Boschi, E., E. Guidoboni, G. Ferrari, G. Valensise and P. Gasperini (1997): Catalogo
dei Forti Terremoti in Italia dal 461 a.C. al 1990, ING/SGA Bologna, 644 pp.
(http://80.117.141.2/cft)
Boschi, E., E. Guidoboni, G. Ferrari, D. Mariotti, G. Valensise and P. Gasperini
(Editors.) (2000): Catalogue of Strong Italian Earthquakes from 461 B.C. to
1980. Ann. Geof., 43, 609-868.
Monachesi, G. and M. Stucchi (1997): DOM4.1, un database di osservazioni
macrosismiche di terremoti di area italiana al di sopra della soglia del danno,
GNDT,
Internal
report,
Milano-Macerata,
InterNet
(http://emidius.mi.ingv.it/DOM/home.html).
260
SF18 “Sistema informativo territoriale”
Responsabili: F.Doumaz, M.T.Pareschi e G.Vilardo
261
262
Scopo del documento
Il presente documento, intende descrivere le attività, attualmente in corso presso
l’INGV, nell’ambito della produzione di Sistemi Informativi Territoriali e proporre una
serie di iniziative coordinate, finalizzate allo sviluppo di nuove realizzazioni orientate
verso le seguenti azioni:
•
costituzione di un Sistema Informativo Territoriale INGV (SITI) dedicato al
supporto delle attività di sorveglianza e ricerca scientifica dell’Ente, basato su
tecnologia WEB-GIS;
•
produzione ed archiviazione, su basi georiferite di tipo standardizzato, di
informazioni tematiche e territoriali;
•
contatti istituzionali con altri enti dello stato in modo da stabilire sinergie e
possibilmente evitare duplicazione.
Va comunque ricordato che disporre di un Sistema Cartografico di base in originale
garantisce la gestione non mediata dei dati, la loro elaborazione per produrre nuove
informazioni, tematiche per ogni singola esigenza di carattere scientifico, previsionale,
programmatico ed informativo.
Stato dell’arte delle iniziative in corso
Premessa
I Sistemi Informativi Territoriali (SIT) rappresentano uno strumento di sempre più
largo impiego per quanto concerne le metodiche di analisi, di gestione ed elaborazione
di dati ambientali in grado di supportare le decisioni in materia di riduzione dei rischi
attraverso una conoscenza più completa del territorio e delle complesse relazioni
esistenti fra i suoi elementi componenti.
Un SIT, nella sua definizione più ampia, è un sistema complesso finalizzato
all’acquisizione, alla memorizzazione, al controllo, all’integrazione, all’elaborazione ed
alla rappresentazione di dati ed informazioni riferiti alla superficie e sub superficie
terrestre, con modalità di tipo cartografico.
Esso contempla l’insieme di hardware, software, personale, procedure, utenti e dati
che permettono di gestire, in termini di visualizzazione ed elaborazione, informazioni
territoriali georiferite.
Stato dell’arte
Negli ultimi anni si è assistito ad un forte incremento dell’uso di dati territoriali, in
formato digitale di tipo cartografico, nelle attività istituzionali di ricerca e sorveglianza
dell’INGV.
Distinguiamo tra due tipologie di dato: dati cartografici di base e dati tematici di base.
Dati cartografici di base
Nelle varie sezioni la situazione dei dati cartografici di base è molto variegata In alcuni
casi i dati cartografici di base sono stati acquistati direttamente da singoli gruppi di
ricerca e/o UF delle sezioni nell’ambito di progetti specifici, e in questo caso con
limitazioni al loro utilizzo nell’ambito delle unità acquirenti. In altri casi sono dati
elaborati (es. S SITOGEO) dall’INGV nell’ambito di Convenzioni specifiche (es.
Prot.Civile, Min.Ambiente). In questo caso la possibilità di estendere il loro utilizzo a
tutti i ricercatori dell’INGV o a settori specifici che ne trarrebbero beneficio sembra
percorribile con le limitazioni originarie (es. per fini di ricerca, per finalità di protezione
Civile, ecc.).
Dati cartografici a carattere tematico
Tali dati sono stati prodotti o da dati acquisiti in originale o di altra natura e processati
ed elaborati nel contesto di attività di ricerca e sorveglianza.
263
Fino ad ora la circolazione dei dati cartografici di base all’interno dell’Ente è stata
molto limitata ed è avvenuto in diverse occasioni che, per scarsa informazione su
quanto disponibile, si siano acquistati più volte gli stessi dati (anche nel contesto delle
singole sezioni) con un evidente spreco di risorse finanziarie ed una duplicazione delle
attività e dei risultati informativi connessi.
Per quanto concerne i dati tematici la situazione appare ancora più complessa poiché
spesso tali informazioni risultano duplicate, con differenti livelli di accuratezza e
precisione, ed a volte incongruenti se comparate tra loro; queste informazioni sono
inoltre di difficile reperimento e condivisione tra le varie sezioni INGV e tra le stesse
UF afferenti alla medesima sezione.
Ad oggi, non esiste una standardizzazione del formato dei dati disponibili, sia in senso
informatico (diverse strutture di file vector e raster) che cartografico (proiezioni e
datum differenti) costringendo spesso ad una riconversione della struttura delle
informazioni cartografiche utilizzate o alla inutilizzazione del dato, nel suo formato
originale, da parte di singoli utenti meno evoluti.
Nel contesto dei software applicativi la situazione appare meno complessa in relazione
alla diffusa utilizzazione di sistemi di elaborazione ed analisi GIS che appartengono
generalmente a quello “standard di fatto” esistente nella Pubblica Amministrazione in
materia di software applicativi, ma anche in questo caso è necessario sottolineare la
mancanza di un’effettiva uniformità nelle soluzioni tra le diverse sezioni.
Per ottimizzare le risorse economiche dell’Ente, anche e soprattutto valorizzando le
risorse informative esistenti, si rende necessario razionalizzare le procedure di
acquisizione, diffusione e condivisione dei dati territoriali considerandoli strumenti di
produttività individuale per le attività di tutto il personale INGV.
Dalle poche righe sopra riportate, ma ancor più dai paragrafi successivi, risulta che è
auspicabile procedere: i) ad un riordino e presa coscienza da parte di tutti i ricercatori
INGV o dei Gruppi maggiormente interessati dell’esistenza di questi dati ed ii) a una
loro condivisione.
I fini principali sono:
a) evitare duplicazioni;
b) procedere ad una standardizzazione (avere tutti i dati per es. nello stesso sistema
di riferimento può produrre una sinergia);
c) individuare lacune nella disponibilità dei dati ;
d) cogliere sinergie o parallelismi che portino ad un avanzamento culturale.
La razionalizzazione dei dati attraverso la creazione di SITI (Sistema Informativo
Territoriale INGV) si può ottenere attraverso una serie di azioni collegate ed in parte
conseguenti, come:
•
Costituzione e diffusione di un elenco aggiornato (in forma di metadati) e
facilmente consultabile di tutti i dati cartografici di base acquisiti o prodotti o elaborati
dall’Ente, di tutti i dati cartografici a carattere tematico, prodotti dalle sezioni, dalle UF
e dai singoli ricercatori, attraverso uno screening delle risorse informative già
disponibili e di quelle già programmate e/o in fase di realizzazione;
•
Definizione di standard INGV per i dati cartografici di base e tematici in
rispetto ed aderenza alle scelte già operate in altri contesti di Pubblica
Amministrazione Centrale (Intesa GIS) e di condivisione delle informazioni in ambito
europeo (Progetto INSPIRE)
•
Regolamentazione delle procedure di condivisione e coordinamento delle
modalità di diffusione dei dati territoriali nell’Ente attraverso la costituzione di un
geodata warehouse, ad accesso telematico, con password, per evitare problemi di
copyright verso l’esterno, per i ricercatori INGV o gruppi INGV, a diversi livelli di
accesso (consultazione, possibilità di scaricamento dei dati originali, ecc.).
264
•
Definizione di una procedura di autenticazione ed ufficializzazione INGV dei
dati resi in condivisione al fine di evitare quelle citate incongruenze tra dati simili ma
prodotti secondo differenti procedure di analisi ed interpretazione;
•
Svincolare l’acquisizione o l’elaborazione/produzione dei dati di interesse
più generale dai singoli progetti di ricerca non specificamente dediti a questo,
pianificando le acquisizioni e le elaborazioni sulla base di esigenze da individuare a
livello inter-sezione.
Nei paragrafi successivi, dal punto 2.2.3 al 2.2.7, vengono sinteticamente descritte le
iniziative in corso presso le diverse sezioni dell’INGV.
Sezione Roma 1
A Roma esiste una raccolta di dati cartografici di base recuperata in particolare da siti
in rete.
DEM SRTM
DEM SGN
DEM IGM (a passo 20m)
SPOT
completa
completa
completa
quasi
completa
Landsat TM
completa
Landsat ETM
completa
Mapset Repertorio
Completo della Cartografia
Geologica d'Italia.
The Structural Model of
Italy: from paper maps to
geodatabase.
Carta Geologica Interattiva
d'Italia, scala 1:100.000
http://www2.jpl.nasa.gov/srtm/
su richiesta dal Servizio Geologico
IGM
http://www.nima.mil/portal/site/nga01/
http://glcfapp.umiacs.umd.edu:8080/esd
i/index.jsp
http://glcfapp.umiacs.umd.edu:8080/esd
i/index.jsp
completa
APAT
completa
http://www.geotecnologie.unisi.it/SMI/
completa
SGN - SSN - ANAS
I dati disponibili a Pisa sono stati processati nell’ambito di alcune Convenzioni
(Protezione Civile, Min.Amb.e Progetti GNV, GNDCI) e sono di seguito elencati.
M.T.Pareschi è un rappresentante italiano, per il Min.Ambiente, del progetto ISPIRE
(un progetto di condivisione di dati cartografici e territoriali a livello europeo).
I dati disponibili a Pisa sono di seguito elencati (par. 2.2.3.1-4).
2.2.3.1 Il SISTEMA SITOGEO (dati cartografici di base, finanziamento
Prot.Civile)
Questo sistema è stato realizzato dall’INGV per il Dipartimento di Protezione Civile.
L’intento era di predisporre una base cartografica per la gestione del rischio.
Il sistema è funzionante per l’intero territorio nazionale.
I dati, sono stati organizzati ed elaborati in modo da essere georeferenziati. Questo
vuol dire che conservano l’informazione metrica (le distanze mutue fra oggetti sono
rispettate) e, di conseguenza, grazie alle moderne tecnologie GIS di visualizzazione, è
possibile sovrapporre in trasparenza informazioni di sorgenti diverse per cartografie
tematiche real-time.
Altra caratteristica è che i dati sono stati elaborati in modo da costituire un unicumm
territoriale, conservando la parcellizzazione originaria in fogli, tavolette, scene,
fotogrammi, strisciate, ecc., solo in fase di memorizzazione dei dati. A livello di
265
visualizzazione il continuum territoriale è garantito, grazie anche alla riproiezione dei
dati geografici in diversi sistemi di coordinate da scegliersi a piacere e all’eliminazione
di bordi e fasce di contorno con operazioni di ritaglio numerico.
I dati geografico-cartografici disponibili nel GIS sono:
1. Modello digitale del terreno (DEM), a passo 240m, di tutta Italia.
2. Immagini da satellite a passo 30m RGB (le tre bande Red, Green, Blue
corrispondono a finestre spettrali nel visibile). Le immagini, mosaicate in modo da
consentire un unicum territoriale dell’intero Paese, sono relative agli ultimi 10 anni e
danno un’idea dell’uso del suolo. La ripresa satellitare è LANDSAT-5 TM e la fonte di
distribuzione Telespazio S.p.a.
3. Cartografia digitale 1:25.000 dell’Istituto Geografico Militare. Le immagini sono
state scannerizzate dal vecchio e nuovo 25000 (in bianco e nero e a colori), quindi
sono state ritagliate, georeferenziate, riproiettate in diversi sistemi di riferimento
(UTM 32 e 33) e fra loro raccordate in modo da costituire un continuum territoriale. E’
disponibile anche un quadro d’unione e un indice numerico relativo ai fogli IGM
originari
4. Cartografia digitale 1:50.000 dell’Istituto Geografico Militare. I tematismi
(viabilità, abitato, sfondo, orografia, idrografia, ecc.) sono memorizzati su bit distinti
in modo che è possibile selezionare e rappresentare un solo o più tematismi e
sovrapporre le informazioni volute a video su una base diversa (per es. l’immagine
LANDSAT). Le immagini digitali corrispondenti ai diversi fogli cartografici sono state
ritagliate, georeferenziate, riproiettate in diversi sistemi di riferimento (UTM 32 e 33)
e fra loro raccordate in modo da consentire un continuum territoriale. E’ disponibile
anche un quadro d’unione e un indice numerico relativo ai fogli IGM originari
5. Cartografia digitale 1:100.000 dell’Istituto Geografico Militare. Le immagini digitali
corrispondenti ai diversi fogli cartografici sono state ritagliate, georeferenziate,
riproiettate in diversi sistemi di riferimento (UTM 32 e 33) e fra loro raccordate in
modo da consentire un continuum territoriale. E’ disponibile anche un quadro
d’unione e un indice numerico relativo ai fogli IGM originari.
6. Cartografia digitale 1:250.000 dell’Istituto Geografico Militare. I tematismi
(viabilità, abitato, sfondo, orografia, idrografia, ecc.) sono memorizzati su bit distinti
in modo che è possibile selezionare e rappresentare un solo o più tematismi e
sovrapporre le informazioni volute a video ad una base diversa (per es. l’immagine
LANDSAT). Le immagini digitali corrispondenti ai diversi fogli cartografici sono state
ritagliate, georeferenziate, riproiettate in diversi sistemi di riferimento (UTM 32 e 33)
e fra loro raccordate in modo da consentire un continuum territoriale. E’ disponibile
anche un quadro d’unione e un indice numerico relativo ai fogli IGM originari.
7. Ortofoto digitali di dettaglio a 256 livelli di grigio. Le ortofoto, realizzate e rese
disponibili dall’AIMA (L’Italia vista dall’AIMA, una realizzazione al servizio del Paese,
AIMA-Azienda di stato per gli interventi nel Mercato Agricolo, Editore: Compagnia
Generale Riprese Aeree, Parma), sono state ricavate digitalizzando fotogrammi con
scala media 1:40.000 (variazioni da 1:36.000 fino 1:44.000) e risoluzione di
scansione 21micron. I voli di riferimento risalgono al periodo 1997-1999. I pixel
hanno una risoluzione a terra di 1m; è pertanto possibile vedere con precisione le
abitazioni, le strade, gli alberi, i ponti, ecc. Le tolleranze sono:
•
per la posizione planimetrica di particolari puntiformi (cioè delle dimensioni
di 1 pixel) ben identificabili sul terreno e sull’ortofoto, la differenza tra la
determinazione sull’ortofoto e la corrispondente determinazione sul terreno con
metodi topografici di maggior precisione non supera mai il valore tp=4m.
•
per la distanza tra due particolari puntiformi ben identificabili sull’ortofoto e
sul terreno, la differenza tra la determinazione sull’ortofoto e la corrispondente
determinazione sul terreno con metodi topografici di maggior precisione non supera
mai i seguenti valori:
td = (4+D/1000) m per D<2000m;
td = 6m per D>2000m
266
La copertura è l’intero territorio nazionale. Le immagini, disponibili all’origine nel
sistema di riferimento Gauss-Boaga, sono state elaborate in modo da essere
consultabili anche nel sistema UTM fuso 32 e 33, al fine di renderle compatibili con le
immagini di fonte IGM.
Inoltre per problemi di memorizzazione (ogni fuso era circa 500Gbyte; 3 sistemi di
rif., 2 fusi) sono state convertite in formato ECW.
8. Quadri d’unione delle varie tavole, fogli, ortofoto, secondo la nomenclatura IGM,
ecc.
9. Limiti amministrativi (regioni, province, comuni) e dati collegati (es. n. abitanti
per comune, ecc.). La fonte è ISTAT.
10. data base di 800.000 toponimi italiani (nome, punto applicazione e tipologia
secondo la tipologia IGM).
Il sistema implementato consente di volare idealmente a diverse scale (da una visione
d’insieme del Paese) a distanze ravvicinate che permettono di scorgere i particolari
(strade, case, alberi, la piazza indicata come area di attesa, l’edificio sede di strutture
logistiche della Protezione Civile, ecc.). In una versione del sistema, il cambiamento di
scala è automatico e legato alla variazione dello zoom di visualizzazione, in modo da
rendere efficace la simulazione di un volo di avvicinamento alla superficie terrestre.
La tabella riporta il range di scala e i corrispondenti dati visualizzati.
Dati
DEM d’Italia con fasce
altimetriche
scala
>1:1.000.000
1:200.0001:1.000.000
1:100.000IGM 1:250.000
1:200.000
IGM 1:100.000
1:40.000-1:100.000
IGM 1:50.000
1:15.000-1:40.000
AIMA
<1:15.000
I dati sono georeferenziati in varie proiezioni e Datum (UTM fuso 32 e 33, Gauss
Boaga, ED50, WGS84). E’ possibile avere informazioni sulla posizione indicata dal
cursore anche in altri sistemi di riferimento (Gauss Boaga, gradi). Viene riportata
anche la coordinata z, così come interpolata nel punto a partire dal modello digitale
del terreno.
E’ disponibile un CercaLuogo, basato su oltre 800.000 toponimi georeferenziati,
attraverso il quale si possono ricercare località (il sistema si posiziona nell’area e sulla
località viene evidenziato un segno).
Come è facilmente intuibile, il sistema si propone come strumento di base per
operazioni cartografiche nonché come supporto per tutte quelle banche dati che
hanno nell’attributo spaziale una connotazione importante.
LANDSAT TM
2.2.3.2 Immagini LANDSAT ortorettificate recenti (dati cartografici di
base, Prog.mappatura da satellite Italia, finanziamento Min.Amb)
Si tratta di 83 scene LANDSAT 7 ETM, ortorettificate all’INGV col modello TINITALY
(errore RMS < 1-2 pixel), a copertura nazionale, periodo 2001-2002. Bande 1-7 +
pancromatico. La copertura è nazionale. E’ interessante osservare che in alcuni casi
(per es. all’Etna) l’ortorettifica è importante visti i rilievi in gioco per una corretta
mappatura degli elementi di interesse (per esempio le colate).
2.2.3.3 I modelli del terreno (dati tematici di base, Progetto DIGITALIA
fin.Min.Amb)
A livello nazionale esistono vari Modelli del Terreno Digitali.
267
Il primo è quello delle quote medie a passo 230, articolato (a livello nazionale) in 280
blocchi, realizzato negli anni ’60 dall’AGIP e dall’Università di Lecce. I dati altimetrici
furono ottenuti calcolando il valore medio della quota dedotto dalle curve di livello
presenti nel quadrato di lato 230m. I blocchi furono successivamente fusi da
Reichenbach et al. (1993) in un’unica matrice di dimensioni, per l’Italia, 5586x4546
pixels. Questo modello, dato il passo, può essere usato per interpretazioni
geomorfologico-geologiche a piccola scala ed è disponibile in SITOGEO. E’ stata anche
la base su cui diversi data base dell’INGV sono stati rappresentati (es. il catalogo dei
terremoti).
Più recente è il modello del terreno a passo 25m realizzato dall’Istituto Geografico
Militare, ottenuto a partire dalle curve di livello e dai punti quotati 1:25.000 dell’IGM,
in formato vettoriale, aggiornamento anni fine anni ‘50 – inizio ‘60. I valori altimetrici
in ogni nodo del reticolo sono stati ottenuti (nella maggioranza delle aree)
interpolando gli otto punti più vicini incontrati sulle curve di livello-punti quotati lungo
otto semirette uscenti dal punto processato. Le otto semirette hanno direzioni
ortogonali Nord-Sud ed Est-Ovest e lungo le bisettrici dei quattro quadranti.
L’algoritmo di interpolazione scelto, come è facile intuire, introduce artefatti con
pattern verticali-orizzontali e lungo le diagonali. L’errore in verticale è nel range 710m [come certificato dall’IGM, 2° Direzione della Produzione, SED]. Il DEM IGM può
essere un ausilio in interpretazioni geo-morfologiche a media-piccola scala, ma
presenta inconvenienti in calcoli a media scala di spartiacque, cammini di massima
pendenza, analisi morfologica dei bacini, ecc. Il data base è disponibile alla sez.di
Roma1.
Altro DEM a passo di circa 90m è quello recentemente rilasciato dalla NASA e NGA
(National Geospatial-Intelligence Agency), nell’ambito della Shuttle Radar Topography
Mission (SRTM). Il DEM SRTM usa il dual Spaceborne Imaging Radar (SIR-C) e il dual
X-band Synthetic Aperture Radar (X-SAR). Le due immagini, usate insieme,
permettono di creare il modello altimetrico del terreno. L’accuratezza plano-altimetrica
è di 20m (90% casi), troppo bassa per valutazioni idrogeologiche. I dati sono liberi e
scaricabili da internet al sito: http://www2.jpl.nasa.gov/srtm/
DTM TINITALY prodotto dall’INGV nell’ambito del Progetto DIGITALIA (res. Scient.
Maria Teresa Pareschi, INGV, finanz. Min.Ambiente) con finanziamenti del
Min.Ambiente La struttura è quella TIN (Triangular Irregular Network). Questo tipo di
struttura, che raccorda punti quotati sparsi in un network di triangoli, è una struttura
ottimale se i dati di partenza sono punti quotati sparsi e curve di livello. Infatti,
proprio perché il TIN ha elementi triangolari tanto più fitti laddove il terreno è più
accidentato, o, ancora, poiché rispetta le discontinuità in pendenza o in quota del
terreno stesso, esso più naturalmente approssima la superficie terrestre, rispetto a
una matrice in cui le quote sono conosciute a passo fisso. Una volta scelta la
triangolazione di raccordo, si può comunque sempre ottenere un DEM usando per es.
dei piani interpolanti i punti quota dei triangoli. Nel modello del terreno DIGITALIA
l’algoritmo adottato per la costruzione del TIN (algoritmo DEST, Favalli e Pareschi,
2004; Pareschi et al., 1999, 2000a-b; Favalli et al., 1999) è una variante del metodo
di Delaunay. La triangolazione di Delaunay (Preparata e Shamos, 1885), dato un
insieme di punti nel piano, è quella in cui gli angoli minimi sono massimi possibili e
trova una giustificazione alla sua applicazione nel fatto che vengono “raccordate”
quote vicine piuttosto che punti molto lontani e quindi non correlati. Tale
triangolazione tuttavia, in presenza di punti non random nel piano ma allineati lungo
le curve di livello, in corrispondenza alle zone dove le curve di livello presentano
un’elevata curvatura, può suggerire triangoli con vertici alla stessa quota
(appartenenti alla stessa curva di livello) preferendoli a triangoli con angoli molto più
acuti con vertici su due curve di livello contigue. Nell’algoritmo DEST viene effettuata
la triangolazione di Delaunay fuorché per le zone sottese da curve di livello ad elevata
curvatura. In queste aree si calcola la cresta o l’impluvio (raccordando i punti di
268
maggior curvatura locale) e queste linee (break line) inibiscono localmente la
triangolazione di Delaunay, venendo a costituire linee per vertici di nuovi triangoli
(Constrained Delaunay Triangulation) (Favalli e Pareschi, 2004). Poiché l’algoritmo
naturalmente considera e conserva le informazioni su creste e fondi valle in linea di
principio produce Modelli del Terreno idonei per considerazioni idrogeologiche ed per
individuare lineamenti strutturali. i punti di input della triangolazione sono le
cartografie tecniche regionali, dati laser, punti GPS e, laddove questi non sono
disponibili (meno di 1/3 del territorio), l’orografia IGM 1:25000. La linea di costa è
invece stata ottenuta da ortofoto con precisione planimetrica di 4m (volo IT2000).
L’errore medio altimetrico testato su oltre 200.000 punti di controllo è inferiore ai
2.5m, localmente (in pianura o nella maggior parte delle regioni del centro nord e
insulare) anche minore.
I dati sono stati utilizzati in alcune aree per es. quella campana per la zonazione delle
aree esposte a flussi di fango sin-eruttivi.
E’ in fase di creazione finale il TIN complessivo (raccordando i dati delle varie regioni)
con relativo data base e un data base di immagini stereoscopiche.
2.2.3.4 Cartografia tematica e informazioni storico-morfologiche in aree
vulcaniche (dati tematici, progetto GNV)
In questo ambito sono disponibili sia dati cartografici di base sia informazioni
tematiche:
•
Ortofoto a colori del volo IT2000;
•
DEM storici del Vesuvio (1890, 1906, 1944, 1988) (Ottenuti con DEST, Favalli e
Pareschi, 2004);
•
DEM storici e attuali dell’Etna: 1984, 1998, (ottenuti con DEST, Favalli e
Pareschi, 2004);
•
sono in fase di processamento dati laser scanning della zona sommitale
dell’Etna (primo e secondo eco, densità di campionamento 1 punto ogni 5m2,
frequenza del laser 33000Hz), compresa l’area della colata settembre 2004;
•
Linea di costa aggiornata, particolari rilevati minimi 1m;
•
Cartografia vettoriale dell’antropizzato scale nominali 1:5000-1:10000;
I dati dei DEM del Vesuvio e dell’Etna sono interessanti per valutazioni di volumi di
colate ed evoluzioni morfologiche storiche ed attuali. I rilievi laser scanning dell’Etna,
in particolare per le varie informazioni di intensità e densità del segnale, si stanno
rivelando molto interessanti per l’identificazione delle varie untità litologiche comprese
le varie colate, la struttura morfologica di una colata in corso (Mazzarini et al., 2004),
modellizzare le colate stesse (Favalli et al., 2004).
Sezione Centro Nazionale Terremoti
L’uso del GIS all’INGV-Roma risale all’inizio dei anni 90 ed era strettamente connesso
alle attività del laboratorio di telerilevamento che a quel tempo faceva parte del C.E.D.
Questo settore è stato inizialmente sviluppato per la necessità di gestire l’aspetto
geospaziale dei dati telerilevati al fine di creare sistemi multitematici. Il laboratorio si
è poi nel tempo dotato di sistemi hardware e software professionali per essere in
grado di produrre autonomamente Modelli Digitali del Terreno ad alta risoluzione.
Nell’ambito di applicazione delle tematiche GIS, il laboratorio di telerilevamento dalla
sua costituzione ha collaborato e coordinato progetti nazionali e internazionali. Dopo la
ristrutturazione dell’Istituto, il laboratorio è diventato un’unità funzionale del CNT e
pur continuando a contribuire a tutte le attività relative allo sviluppo di progetti interni
al laboratorio stesso, ha al contempo orientato la propria attività nel settore del GIS
verso una funzione di servizio. Ciò ha comportato sia l’organizzazione di corsi a diversi
livelli di approfondimento sia lo sviluppo di strumenti dedicati alla gestione di dati a
supporto di attività inerenti specifici progetti realizzati all’interno della sezione.
269
Il CNT ha da sempre favorito la diffusione e l’utilizzo del GIS a tutti livelli effettuando
un’azione costante di promozione ed aggiornamento delle componenti HD-SW.
Nell’ambito di tale strategia di promozione dell’uso dei GIS, è attualmente in corso di
rilascio il GEOSERVER. Il GEOSERVER è costituito da una rete di calcolatori finalizzata
alla fruizione diretta dei Database Geospaziali dell’Istituto Nazionale di Geofisica e
Vulcanologia ed ad una loro continua integrazione.
Quale UF del CNT, il laboratorio ha contribuito alla realizzazione di applicativi GIS
anche a supporto delle attività di routine riguardanti la sorveglianza sismica. E’ nato
così SISMAP, un interfaccia grafica che, collegata al sistema di acquisizione dati
sismici ed in associazione con tutti gli altri software operanti nella sala di sorveglianza
sismica consente, in tempo reale ed in un ambiente georeferito, la visualizzazione
della localizzazione degli eventi sismici.
Nel corso degli anni, sulla base del lavoro svolto in termini di informazione e training
si è riusciti a formare all’interno della sezione una serie di utenti evoluti ed autonomi
nel campo dei SIT. Ciò è stato possibile non solo sulla base dell’espletamento di corsi
e seminari tenuti da personale esterno qualificato, ma anche grazie all’adozione di un
sistema di licenze software distribuito in rete.
Sono attualmente in corso di realizzazione presso il CNT altri progetti legati all’utilizzo
di GIS. Uno di questi, denominato MOBIGIS, rappresenta un esempio di integrazione
di tecnologie ed è finalizzato all’ottimizzazione dei processi di acquisizione e
centralizzazione di informazioni territoriali. Il sistema nella sua configurazione finale
consentirà, mediante un Palmare, un GPS ed un software GIS, di realizzare rilievi
cartografici sul campo e di trasmettere ad un sito di centralizzazione i dati
georeferenziati in formato digitale.
Il CNT dispone di software, che consente di creare interfacce WEB (MAP SERVER);
alcune prove sono già state fatte internamente, ma la configurazione attuale della rete
permette solo di utilizzarli nell’ambito della rete intranet.
Per quanto riguarda la disponibilità di dati, il laboratorio di telerilevamento insieme
alle altre unità funzionali del CNT dispone di una grande varietà e quantità di dati
(sismologici, GPS, interferometria, immagini raster ecc...). Tali dati costituiscono un
patrimonio di enorme valore scientifico la cui adeguata valorizzazione può avvenire
solamente attraverso un’idonea diffusione nell’ambito dell’intera comunità scientifica.
Il ruolo che il CNT intende svolgere all'interno di questo TTC vuole pertanto essere
indirizzato verso un’attività di servizio e di coordinamento. A tal fine il CNT metterà
alla disposizione del TTC le risorse in suo possesso per permettere lo svolgimento
delle attività di ricerca dell'ente nel migliore dei modi.
Sezione Osservatorio Vesuviano
All'interno dell’OV-INGV opera il Laboratorio di Geomatica e Cartografia dell'OV-INGV
afferente ai nuovi Servizi Scientifici Comuni dell’OV-INGV.
Il Laboratorio è stato ufficialmente istituito con D.D. N° 68 del 19.11.2003 e
rappresenta l’evoluzione di un gruppo di lavoro, operante dal 1996, dedicato alla
realizzazione di Sistemi Informativi Geografici e ad applicazioni di analisi dei dati
telerilevati. Tale unità di ricerca si è sviluppata sulla base di finanziamenti esterni
(ASI, POP-FERS, PON, UE) che hanno fornito, e forniscono tuttora, anche il supporto
economico per l'acquisizione delle risorse strumentali ed il conferimento di contratti di
collaborazione professionale ad alcuni specialisti del settore.
I settori di ricerca e di servizio del Laboratorio di Geomatica e Cartografia nel settore
dei Sistemi Informativi Territoriali sono i seguenti: Image processing; Analisi di
telerilevamento aereo e satellitare; Progettazione, compilazione e gestione di banchedati geografiche; Trattamento di dati vettoriali e raster; Generazione di modelli digitali
del terreno; Trattamento di dati cartografici digitali; Creazione di carte tematiche;
Implementazione e gestione di Sistemi Informativi Geografici; Networking e
disseminazione delle informazioni via WEB.
270
I risultati ottenuti con l’applicazione di tali metodologie hanno già consentito al
Laboratorio di Geomatica e Cartografia di inserirsi in modo trasversale in diversi
settori di attività dell’INGV, fornendo un supporto tecnico-scientifico al lavoro di varie
Unità Funzionali e di singoli ricercatori sia della Sezione di Napoli che di Roma.
Tali collaborazioni hanno portato nel tempo ad aumentare l’interesse dell’utenza
interna per le applicazioni, le tecnologie ed i metodi di analisi utilizzati dal Laboratorio
che attualmente gestisce l’unico sistema di Server Cartografico telematico che
garantisce a tutto il personale dell’INGV-OV l’accesso diretto (tramite password) ad un
selezionato database di basi geografico-tematiche in formato raster e vettoriale.
L’attivazione nel corso degli ultimi anni di tre sistemi informativi web-based a scala
regionale (Campabia, Basilicata, Sicilia) sui temi del rischio sismo-vulcanico ha
confermato la validità ed il gradimento da parte dell’utenza interna ed esterna
all’accesso diretto a tutta la produzione cartografica ed informativa del Laboratorio,
caratterizzando quest’ultimo come riferimento preferenziale delle Regioni meridionali
in materia di informazione scientifica sui temi dei rischi naturali. L’intero database ad
accesso telematico è consultabile all’indirizzo http://ipf.ov.ingv.it previa registrazione
automatica dell’utente.
I sistemi in dotazione consentono il controllo delle singole sessioni di lavoro nei tempi
di accesso, permanenza e tipologia degli strati informativi visualizzati.
Il Laboratorio supporta, inoltre, con la propria collaborazione tecnico scientifica la
realizzazione del progetto S4 (Sistema di Supporto alla Sicurezza del Comune di
Sarno) che rappresenta un sistema di supporto alle decisioni in ambito di protezione
civile locale orientato alla definizione della pericolosità geomorfologia ed alla
vulnerabilità degli elementi territoriali esposti sul territorio comunale.
Sulla base delle realizzazioni dei sistemi GIS WEB-based l’INGV-OV ha inoltre iniziato
una collaborazione applicativa con il Ministero dell’Ambiente e Tutela del Territorio nel
contesto del Progetto Operativo Difesa Suolo (PON ATAS 2000-2006) aderendo al
Protocollo d’Intesa al Sistema Cartografico di Riferimento (Portale Cartografico
Nazionale) ed al Sistema Cartografico Federato per le aree della Regione Campania.
Tale adesione rappresenta un primo livello di ingresso e partecipazione dell’INGV agli
standard cartografici definiti dalla Conferenza Stato Regioni (Intesa GIS) in materia di
cooperazione applicativa.
Attualmente presso la sezione OV dell’INGV è presente la seguente dotazione in
termini di risorse software e dati:
Risorse Software: AutocCAD Map 2000; Erdas Image Professional; Erdas Imagine
Advantage + Virtual GIS; ArcView; ArcIMS, GeoAnalyst, ErMapper ed altri applicativi
sw sviluppati in proprio o ceduti in comodato gratuito da Enti ed Aziende (I.G.M.I.,
Advanced Computer Systems S.p.A., etc.)
Banca dati territoriali: Immagini telerilevate da satellite a risoluzione spaziale e
spettrale variabili, Immagini telerilevate da piattaforme aeree, DTM e DEM a scale
diverse e loro elaborazioni (pari a circa 60 Gbite). La copertura della maggior parte di
tali dati riguarda le regioni Campania (con speciale riferimento alle aree vulcaniche del
Vesuvio e Campi Flegrei), Basilicata e Sicilia. Risultano infine presenti dati di base e
tematici relativi ad apparati vulcanici in territori extranazionali.
Sezione Catania
La sezione di Catania si occupa principalmente di monitoraggio delle aree vulcaniche e
sismogenenetiche attive della Sicilia orientale. Il conseguimento degli obiettivi del
nostro istituto viene realizzato attraverso numerose attività di ricerca e monitoraggio.
L’eruzione del 1992–1993 ha fatto nascere l’esigenza di effettuare aggiornamenti della
topografia in Valle del Bove, infatti negli anni successivi 1994-1995 sono state
realizzate in collaborazione con una ditta esterna di aerofotogrammetria, (Alisud)
nuove carte topografiche in formato analogico a differenti scale. Tale attività di
aggiornamento è continuata negli anni successivi dal 1997 al 1998 nell’area sommitale
271
dell’Etna, ma in formato digitale in collaborazione con l’Università la Sapienza di
Roma. In questi ultimi anni, l’aggiornamento della topografia e la produzione di DTM si
è estesa anche alle isole Eolie, in particolare al vulcano Stromboli in occasione della
crisi eruttiva 2002-2003, in collaborazione anche con l’Università di Bologna. In
occasione dell’eruzione del 2001 è nata l’idea di realizzare un laboratorio di
Cartografia digitale (LCD), che supportasse le diverse esigenze sia nell’ambito delle
attività di routine che durante le emergenze legate ad attività vulcaniche.
Il laboratorio è stato ufficialmente istituito con D.D. N°181/02, ed è formato da un
gruppo di ricercatori che in caso di emergenza confluiscono la propria esperienza e
conoscenza in diversi campi, per meglio affrontare e pianificare gli interventi in caso di
necessità. Tale unità di ricerca segue procedure standard per la raccolta, l’analisi e
l’elaborazione dei dati al fine di fornire nel minor tempo possibile agli organi
competenti aggiornamenti sulla crisi eruttiva in corso.
Il laboratorio si occupa della mappatura di depositi vulcanici recenti, cioè colate
laviche attive e prodotti piroclastici, e delle strutture vulcaniche ad esse associate
(fratture eruttive, coni vulcanici ecc.). La possibilità di poter integrare le informazioni
utilizzando una base cartografica comune permette di condividere, gestire o ricevere
dati da e con altre utenze. Questo può avvenire sia tra i diversi gruppi di ricerca che
operano all’interno della sezione sia tra la sezione INGV di Catania e le istituzioni
esterne (la Protezione Civile, Regione Sicilia, Parco dell’Etna, Università ecc.).
In particolare sono comprese le seguenti attività in occasione di eventi eruttivi:
- Rilievi dei flussi lavici: questa attività prevede, in caso di eventi effusivi, la
mappatura delle aree ricoperte dai flussi lavici e del loro spessore tramite sopralluoghi
diretti, misure GPS, altimetriche e distanziometriche, foto, riprese aeree e mappature
termiche. I dati raccolti consentono di effettuare il calcolo dei volumi e dei tassi di
emissione. Le mappature termiche consentono inoltre di individuare e seguire nel
tempo lo sviluppo e l’estensione di eventuali tunnel lavici. I rilievi vengono effettuati
anche attraverso l’utilizzo dell’elicottero, con acquisizione di foto e immagini termiche
che vengono ortorettificate attraverso un software al momento in fase di test.
- Rilievi dei tefra: consiste nella mappatura delle aree ricoperte dai tefra, attraverso la
misura di spessori o masse di materiale sul terreno e la loro campionatura. I dati
raccolti consentono di classificare l’attività esplosiva e la sua magnitudo e di effettuare
il calcolo dei volumi e dei tassi eruttivi.
- Rilievi morfostrutturali: comprendono la mappatura delle fratture e delle modifiche
morfologiche degli apparati eruttivi tramite sopralluoghi diretti.
- Misure fisiche dirette: queste riguardano la misura diretta della temperatura (tramite
pirometri, termocoppie, radiometri o telecamere termiche) della superficie o delle
porzioni interne (termocoppie ad immersione) dei flussi lavici attivi, e la variabilità di
questo parametro nello spazio e nel tempo (gradienti di temperatura e velocità di
raffreddamento).
Dopo l’analisi dei dati si procede alla rappresentazione cartografica delle strutture e
dei flussi lavici rilevati e alla produzione di carte giornaliere utilizzate dagli organi
competenti (Dipartimento della Protezione Civile e Prefettura), inoltre pubblicate sul
sito internet della Sezione di Catania, www.ct.ingv.it Queste operazioni sono di grande
importanza ed utilità nell’ambito della sorveglianza dei vulcani attivi cui la sezione di
Catania è preposta.
La nascita del LCD ha comportato la necessità di sviluppare un progetto integrato
CAD/GIS, articolato in più fasi operative temporalmente differenziate.
Tale progetto ha come scopo quello di risolvere tutte le problematiche legate alle
acquisizioni di dati numerici ed elaborati grafici di supporto alla stesura di
documentazione tecnica sia in formato cartaceo che in formato elettronico ed alla loro
divulgazione via intranet (di accesso ai soli responsabili tecnici e/o enti preposti al
controllo e gestione di problematiche di protezione civile) che internet (stampa,
cittadino) che, ancora, in formati di export richiesti dal referente esterno. Il
272
raggiungimento di tali obiettivi ha comportato, in primo luogo, l’organizzazione del
flusso informativo interno e la predisposizione di una Banca Dati che diventerà in
futuro un sistema dati standardizzato e condiviso da tutti i tecnici.
Questa prima fase operativa ha previsto, in dettaglio, l’espletamento delle
seguenti attività:
la definizione dei contenuti informativi della futura banca dati
centrale
la definizione degli standard di produzione sia CAD che DBMS
la scelta di una cartografia tecnica aggiornata e ad una scala
adeguata
l’addestramento del personale interno all’uso degli strumenti base
CAD e GIS al fine di risolvere problematiche quali:
Importazione di dati e/o elaborati grafici da formati diversi.
La georeferenziazione di informazione cartografica
La produzione di tematismi
La produzione di output elettronici in funzione delle diverse
specifiche richieste (geoquery calcolate)
L’addestramento del personale interno all’uso di sistemi
avanzati CAD-3D
Questa prima fase operativa è stata interamente dedicata ad organizzare
tecnicamente la produzione interna di dati al fine di renderla uniforme, consistente e,
soprattutto, facilmente raggiungibile e modificabile, uno degli obbiettivi era quello di
classificare all’interno del sistema GIS, le colate laviche del 2001 le mappe del 20022003.
In futuro si prevede di estendere la visibilità dei dati all’esterno, consentendo inoltre la
possibilità di editing e modifica diretta anche da postazioni remote. A tal fine sono
previste le seguenti attività:
lo sviluppo di moduli sw verticali che risolvano l’interfacciamento
da e verso sistemi di acquisizione dati fissi o mobili;
lo sviluppo di moduli sw verticali che risolvano l’interfacciamento
da e verso motori di calcolo specialistici, dai quali ricavare i dati finali e consolidarli
all’interno della struttura dati condivisa.
l’organizzazione delle interfacce e dei livelli di consultazione e
modifica del contenuto informativo della banca dati (grafica e numerica) centralizzata.
Tenendo conto di questo obiettivo finale, il sistema prototipale oggetto di questa
prima fase di sviluppo ha previsto, in dettaglio, l’espletamento delle seguenti attività:
Analisi di tutte le problematiche tecniche connesse alla
condivisione di informazione interna dei dati.
realizzazione di un link dinamico tra la banca dati interna ed il
motore di pubblicazione su sito web
analisi delle tecniche di security necessarie al fine di garantire
l’accesso ai contenuti informativi con diversi livello di accesso.
addestramento del personale interno per l’aggiornamento e
manutenzione del contenuto informativo delle pagine.
Questa applicazione prototipale dovrà tener conto degli immediati prossimi sviluppi
tecnologici nel settore del LSB (localized Service Businness) al fine di collegare
direttamente la banca dati interna con apparecchiature di telefonia mobile GPS.
Il laboratorio dispone dei seguenti dati cartografici di base georiferiti:
• Carte tecniche regionali della Sicilia alla scala 1:10.000, fogli 612-613, 624-625,
da 632 a 634, da 639 a 641, 644-645. (editate nel 1988 da sorvoli eseguiti nel 1985)
• Ortofoto B/N 1:33.000 intera Sicilia.
• Carte al 1:10.000 della Provincia di Catania volo Alisud del 1999
• Carte al 1:50.000 b/n e colore della Provincia di Catania IGM
• Carte al 1:25.000 fogli 261-262, da 268 a 270 e 272-273 IGM
273
Risorse Software: Autodesk Land Develop. Desktop R3 EDU Starter Pack, Autodesk
Land Develop. Desktop R3 EDU Add. License, Intergraph Geomedia Pro. 5.1.
Sezione Milano
La ristrutturazione della sezione di Milano dell’INGV, in seguito al passaggio CNRINGV, ha avuto come conseguenza una riduzione del personale dedicato alla gestione
dei dati territoriali. Le nuove esigenze della sezione hanno comportato un utilizzo dei
Sistemi Informativi Territoriali finalizzato allo studio della pericolosità e del rischio
sismico.
I risultati di maggior rilievo della sezione non consistono infatti nell’acquisizione di dati
di base, ma nella produzione di dati tematici. I risultati più recenti consistono nella
mappa di pericolosità sismica del territorio nazionale (OPCM n. 3274, del 20/03/2003)
che riporta i valori di accelerazione attesi col 10% di probabilità in 50 anni, la
riclassificazione sismica dei comuni italiani, la nuova zonazione sismogenetica ZS9 e il
catalogo dei terremoti CPTI04.
Sono stati prodotti alcuni dati di base, quali la determinazione dei centroidi delle
località italiane, per la corretta attribuzione dell’intensità macrosismica, al fine di
produrre cataloghi macrosismici di elevata accuratezza spaziale.
Attualmente nella sezione di Milano esiste una raccolta di dati cartografici pubblici o
reperiti attraverso convenzioni con enti:
1.
Quadri di unione delle mappe IGM a varie scale (1:100.000 e 1:25.000)
in formato vettoriale, con copertura nazionale;
2.
Limiti amministrativi ISTAT aggiornati al 1995 (regioni, province, comuni)
e sezioni di censimento aggiornate al 1991, in formato vettoriale, con copertura
nazionale. Sono allegate al file delle sezioni di censimento le tabelle con le
caratteristiche degli edifici ed i valori della popolazione;
3.
File delle località italiane con copertura nazionale, in formato vettoriale;
4.
Carte tecniche regionali della Lombardia alla scala 1:10.000, in formato
raster, con copertura totale della regione;
5.
Modello digitale del terreno con risoluzione 250 m (Reichenbach et al.,
1993), in formato raster , con copertura nazionale;
6.
Carta geologica alla scala 1:500.000 del Servizio Geologico Nazionale, in
formato vettoriale, con copertura nazionale;
7.
Carta Geologica interattiva d’Italia, alla scala 1:100.000, con copertura
nazionale, non georeferenziata;
La sezione di Milano dispone inoltre di una raccolta di dati territoriali acquisiti in
seguito a progetti e convenzioni con regioni italiane, che riguardano la copertura di
alcune decine di km2 di territorio. Esistono inoltre mappe tematiche, elaborate dalla
sezione, quali i cataloghi macrosismici (DOMx, NTx, CPTIx) e la zonazione
sismogenetica ZS9, in formato vettoriale.
Sono disponibili inoltre 2 raccolte di fotografie aeree relative ai voli effettuati in
seguito alla sequenza dell’Umbria-Marche (1997) e del Molise (2002), in formato
analogico, in b/n e colore.
Attualmente presso la sezione di Milano dell’INGV è presente la seguente dotazione in
termini di risorse software: AutocCAD Map 2000; ArcView; Arc/Info; ArcGis; MapInfo.
274
Proposte di iniziative coordinate da svilupparsi nel biennio 2005-2006
Quanto esposto in precedenza fa emergere la necessità di formalizzare l’istituzione di
un TTC finalizzato al coordinamento ed alla gestione, creazione, recupero dei dati
territoriali di base e tematici a carattere generale.
Infatti, in considerazione dell'interesse dimostrato negli ultimi anni da varie Unità di
Ricerca dell’INGV sul tema delle Geotecnologie (Sistemi Informativi Geografici,
Cartografia Digitale, Telerilevamento, Disseminazione dei dati e delle informazioni,
etc.) per il trattamento e la rappresentazione geografica dei dati e delle informazioni
territoriali, risulta evidente l’esigenza di dotare l’INGV di una propria struttura
tecnologica trasversale specializzata nel supporto informativo alle attività di ricerca e
sorveglianza attraverso l’acquisizione, produzione, archiviazione e distribuzione di dati
territoriali e documenti cartografici.
In tale contesto, la presente proposta illustra le iniziative che si intendono
intraprendere a breve ed a medio termine rivolte al conseguimento dei seguenti
obiettivi:
1.
Realizzazione di una banca dati territoriali da attuare tramite il censimento
e la raccolta dei dati cartografici e dei dati da telerilevamento in un unica Base Dati;
2.
Standardizzazione dei dati in base a criteri predisposti;
3.
Adozione delle moderne tecnologie telematiche al fine di condividere nel
modo più efficace le informazioni geografiche archiviate;
4.
Verifica di eventuali lacune od esigenze di carattere generale;
5.
Produzione di strati informativi, carte di base (elaborazione di uno o più
strati informativi) e carte derivate, con l’obiettivo di produrre informazioni multi-livello
ad elevato contenuto scientifico, ma al contempo di interesse generale per le evidenti
applicazioni nel contesto della riduzione del rischio e dello sviluppo del territorio;
6.
Aggiornamento degli strati informativi e degli elaborati sulla base delle
dinamiche di evoluzione del territorio;
7.
Predisposizione, in collaborazione con il CED dell’Istituto, di una
configurazione di rete che favorisca l’intervisibilità delle sedi;
8.
Realizzazione di un sistema centrale di back-up (ubicato p. es. a Roma)
che raccolga tutti i dati cartografici e tematici di base, attualmente disponibili presso
l’INGV ed acquisiti in futuro, in modo da garantirne la completa ed immediata
disponibilità in qualsiasi momento (Emergenze).
Descriviamo sinteticamente nel seguito le differenti azioni volte alla realizzazione degli
obiettivi fissati in precedenza. predisposizione
Realizzazione dell’archivio dei dati geografici e standardizzazione
Le attività iniziali previste sono orientate a valorizzare le informazioni cartografiche
esistenti, attraverso un loro recupero ed un trattamento idoneo per renderle
omogenee nei formati ed utilizzabili, secondo standard predefiniti, per diversi fini ed
obiettivi.
L’obiettivo iniziale di questa fase sarà pertanto la costituzione di una base di dati di
riferimento costituita da dati di base e tematici già a disposizione o elaborati
dall’Istituto.
Alcuni esempi di tali dati sono:
•
Modelli digitali del terreno;
•
Immagini da satellite;
•
Cartografie digitali;
•
Ortofoto digitali;
•
Fotografie aeree in formato digitale;
275
•
Dati vettoriali di vario genere relativi a strati informativi geografici;
•
Data base georiferito toponomastica
•
Limiti amministrativi
Dopo una prima fase di censimento dei dati già disponibili, tutte le informazioni
territoriali e tematiche raccolte saranno omogeneizzate nei formati, geocodificate in
un unico sistema di riferimento (WGS84) ed elaborate in forma utile per raggiungere e
soddisfare livelli diversi di utenza ottimizzando così il valore e l’utilità dei già esistenti.
A tal fine ad es. Pisa ha già sviluppato software per la conversione di coordinate ad
alta precisione basate sulla rete IGM95.
Alla Banca Dati cartografica sarà associata una BD informativa contenente i metadati
(data di realizzazione, formato, risoluzione, etc.).
Tale Banca Dati cartografica costituirà il punto di partenza per la realizzazione del
sistema informatizzato di diffusione interna.
Geo-Server (Geodata Warehouse) per la condivisione dei dati geografici.
La Base Dati Digitale delle informazioni territoriali di base e delle informazioni a valore
aggiunto prodotte risulterà accessibile tramite connessione alle reti telematiche
esistenti.
Obiettivo successivo alla costituzione della banca dati territoriali sarà quindi la
realizzazione di un sistema informatico client-server (Geo-Server), tramite il quale
siano rese disponibili via rete telematica agli utenti INGV tutte le informazioni raccolte
nella Banca Dati cartografica.
Il Geo-Server, sarà un sistema software-hardware la cui realizzazione consentirà
l’organizzazione, la gestione e la diffusione all’interno dell’ente dei dati territoriali di
base e di loro elaborati.
La realizzazione di tale sistema consentirà a tutti gli utenti INGV di accedere ad una
banca dati costituita da dati territoriali in formato digitale (raster e vettoriale),
georeferenziati in un sistema cartografico unificato (WGS84).
Per rendere più efficienti le operazioni di interrogazione, di manutenzione ed
aggiornamento del data base, assicurando tuttavia una totale uniformità di contenuti
del data base, si prevede che i server cartografici siano diversi e localizzati presso le
sedi dell'INGV maggiormente implicate nella produzione e gestione di tali dati.
Si prevede, inoltre, che le modalità di fruizione dei dati presenti nell’archivio siano
due: una prima modalità che consenta la loro visualizzazione (tramite ad esempio una
interfaccia WEB-GIS) e l’invio diretto ad una unità di output (ad es. nel caso di
produzione di cartografia per reports, pubblicazioni, ecc.), la seconda che autorizzi
l’accesso diretto al dato sorgente per un suo successivo utilizzo con software dedicati
di analisi o modellazione.
L’accesso va regolamentato ed è previsto interno all’ente per svincolarsi da problemi
di copyright.
I dati in originale saranno disponibili in toto anche presso alcuni gruppi, da
identificare, che li usano per motivi di servizio, in modo che l’utilizzo sia indipendente
dal funzionamento della rete.
La pianificazione dell’acquisizione–produzione di dati cartografici di base e
dati tematici di base
Attraverso la verifica qui effettuata si evidenzia come una serie di dati cartografici di
base sia già disponibile all’interno dell’Ente. Emerge nel contempo che altri dati
sarebbero necessari.
Solo per citarne alcuni di interesse generale:
a)
cartografia vettoriale CTR disponibile;
b)
edifici quotati (in formato vettoriale) sul territorio nazionale;
c)
dati di vulnerabilità sismica degli edifici a livello nazionale (e vulcanica
per le zone esposte);
276
d)
censimento degli edifici strategici;
e)
modello del terreno adeguato per le zone pianeggianti (densità dei punti
fotorestituiti almeno 1 punto ogni 500m2). I dati possono essere di utilità per
l’identificazione del corso dei fiumi e del reticolo di drenaggio (eventualmente
influenzati da faglie, fratture e movimenti superficiali, ecc.)
f)
dati ISTAT 2001 comprensivi di sezioni di censimento;
g)
rilievi laser scanning delle zone esposte a rischi naturali;
h)
un modello del terreno del fondo marino attorno all’Italia, raccordato, alla
parte sub-aerea, attraverso una linea di costa ad elevato dettaglio (da usarsi per es.
per integrare le informazioni derivate da dati geofisici- anomalie magnetiche,
gravimetria, per valutazioni di rischio. ecc.)
i)
reticolo di drenaggio (antropico-naturale), spartiacque, e bacini sul
territorio nazionale, in raccordo con il Min.Ambiente, le autorità di bacino e agli Enti
che gestiscono la risorsa acqua;
j)
parametri morfologici derivati (pendenze, concavità, ecc.) dal Modello del
terreno;
k)
lineamenti strutturali basati sul modello del terreno e dati satellitari;
l)
L’Italia 3D geologica (ricostruzione delle informazioni disponibili CROP,
AGIP, CARG, interferometriche, ecc. per una mappa profonda tridimensionale d’Italia)
Molti di questi dati, sempre osservando che la lista sopra riportata è tutt’altro che
esaustiva, sono disponibili in modo frammentario o vanno rielaborati da altri dati.
E’ necessario quindi una operazione di raccordo, elaborazione, ecc. Dati i costi e la
molteplicità delle informazioni sorgente originarie, si consigliano collaborazioni con
altri Enti interessati, con funzione di finanziatori o cofinanziatori (es. Min.Ambiente,
Prot.Civile, ISTAT, Regioni, ecc.). Tali convenzioni possono portare l’INGV a
raccogliere, elaborare e detenere questi dati, unificandoli poi internamente in un
contesto unico.
Affinché vi sia una strategia unitaria, occorre che i Progetti, le Convenzioni nonché la
distribuzione degli incarichi e delle responsabilità siano operazioni preventivamente
discusse e preordinate.
Va osservato che procedere, laddove possibile, attraverso Convenzioni per ottenere o
realizzare dati di carattere nazionale permette di:
a)
recuperare le informazioni originarie gratuitamente;
b)
estendere l’uso dei dati
a tutto l’Ente, previo il fine previsto nella
Convenzione (es. per motivi di prot.Civile, per fini di ricerca, ecc.). Va inteso che
convenzioni di questo tipo prevedono che l’Ente “finanziatore” usufruisca anche lui dei
dati specifici realizzati.
A titolo informativo, due progetti di raccolta e consultazione dei dati cartografici
nazionali [il Sistema cartografico nazionale (per la raccolta dati) ed il portale
cartografico di riferimento (per la archiviazione e consultazione dei dati di
riferimento)] erano partiti qualche anno fa su iniziativa del Ministero dell’Ambiente,
per essere messi a disposizione degli enti pubblici. Questi progetti, rivolti ad un uso
trasversale Stato-Regioni e interministeriale, ultimamente hanno avuto una battuta
forse definitiva d’arresto.
La finalità del nostro Progetto SITI è quello di un data base interno all’Ente, che da un
lato consenta di superare i problemi di copyright e “di proprietà e detenzione” dei dati
proprio perché solo interno, e dall’altro si giovi delle competenze interne tematiche
INGV per lo sviluppo di nuovi strati informativi anche attraverso la sinergia che viene
dall’utilizzo contestuale di più fonti.
277
Attività previste nell’anno 2005
Gli obiettivi della presente proposta illustrati nei punti da 2.1 a 2.4 saranno perseguiti
nel corso del triennio 2005-2007.
In particolare le attività che si intendono svolgere e gli obiettivi che si intendono
raggiungere nell’anno 2005 sono i seguenti:
•
Pianificazione di dettaglio delle attività;
•
Organizzazione operativa e fisica del data base (accentrato, distribuito,
ecc.);
•
Definizione Standard Data Base;
•
Costituzione del Data base iniziale;
•
Definizione standard sistema informatico Geo-Server (Hw e Sw) e delle
strategie di fruizione dei dati (web con password, dump con registrazione, copyright,
ecc.);
•
Definizione delle modalità di manutenzione e di aggiornamento del sistema
e dei dati;
•
Pianificazione delle nuove acquisizioni e delle elaborazioni;
•
Definizione delle modalità e dei protocolli di condivisione dei dati;
•
Definizione protocolli di raccolta informazioni e produzione strati
informativi nelle emergenze sismiche e vulcaniche;
•
Documentazioni tecniche e manualistica user oriented.
Conclusioni
La costituzione di un archivio informatico di dati territoriali (SITI) e la realizzazione di
un Geo-Server rappresenta un fattivo contributo allo sviluppo tecnologico delle risorse
già esistenti dell’INGV, risultando necessario per l’osservazione, il controllo e la ricerca
a carattere multidisciplinare.
Attraverso l'utilizzazione di tale sistema sarà possibile l’integrazione di tecniche e
metodiche tradizionali di acquisizione dei dati geologico-geofisici con metodologie
avanzate di analisi e presentazione dei dati geografici.
La realizzazione del sistema Geo-Server proposto, nella sua configurazione finale,
rappresenterà un indispensabile strumento operativo per il controllo e la gestione dei
rischi geoambientali poiché sarà in grado di fornire quel necessario fondamento
scientifico e tecnico alle decisioni ed azioni riguardanti lo sviluppo e la protezione del
territorio e delle sue risorse.
Le informazioni e i dati a valore aggiunto, rese disponibili all’intero Istituto,
consentiranno di migliorare la situazione generale di capacità operativa e di risposta
dei servizi di Protezione Civile, Impatto Ambientale, ecc., su tutto il territorio
nazionale, in modo da garantire maggiore sicurezza delle persone in caso di catastrofe
naturale.
Attraverso le attività proposte, si intende pertanto migliorare la valutazione e la
gestione dei rischi naturali, colmando le attuali lacune informative, sia di carattere
scientifico che politico-programmatico (pianificazione territoriale), supportando in tal
modo le fasi decisionali attraverso una conoscenza più completa del territorio, tenendo
conto delle complesse relazioni esistenti fra i suoi elementi.
278
Tabella con personale disponibile
(mesi/persona) per il 2005 ed eventuali esigenze particolari
Sezioni INGV
Mesi/persona
2005
Roma1
60
CNT
8
Esigenze Particolari
Esiste un Polo a Pisa che, attraverso varie
convenzioni, ha realizzato SITOGEO,
DIGITALIA, ecc.
Attualmente gravitano intorno a questo Polo 5
persone tra assegni di ricerca e art.23, più
borse di studio + alcuni contratti, tutti pagati
su fondi esterni INGV. Data la mole dei dati
processati, i progetti in svolgimento, i progetti
futuri, almeno tre persone andrebbero
stabilizzate come ricercatori tecnologi.
Inoltre l’hardware e il software esistenti
(valore circa 200.000 Euro) sono stati
comprati al CNR su fondi esterni. Andrebbe
ricreato il Polo con materiale e macchine
INGV.
Per portare al termine la seconda fase del di
GEOSERVER, stiamo sfruttando le risorse
umane e logistiche dell’Istituto, nel futuro sarà
indispensabile dedicare una persona a tempo
pieno per la gestione del server, con
conoscenze polivalenti in GIS e informatica
Il Laboratorio di Geomatica e Cartografia
dell’INGV-OV è da sempre operativo e
funzionale anche sulla base del contributo di
personale esterno che in questi anni ha
realizzato un continuo trasferimento nell’OV di
competenze e conoscenze nei settori dei
Sistemi Informativi Geografici, della
Cartografia tematica Digitale e del
Telerilevamento.
OV-NA
24
Il supporto economico per il reperimento delle
risorse umane necessarie allo svolgimento
delle attività del Laboratorio è sempre stato
fornito, e lo è tuttora, da finanziamenti esterni
(ASI, POP-FERS, PON, UE).
Pertanto, per un adeguato svolgimento delle
attività descritte nella presente proposta è da
prevedere l’attivazione di un bando di
concorso per l’assunzione a tempo
indeterminato di due unità di personale (CTER
VI Livello ed un Ricercatore Tecnologo) da
dedicare a tempo pieno allo svolgimento delle
attività relative trattamento di dati territoriali.
279
CT
12
Il Laboratorio Cartografia dell’INGV- Sez.
Catania è operativo e funzionale anche sulla
base del contributo di personale interno
(ricercatori a contratto, assegnasti, dottorandi
e borsisti,
quindi da un contributo solo in
caso di emergenza. Il supporto economico per
il reperimento delle risorse umane necessarie
allo svolgimento delle attività del laboratorio è
sempre stato fornito, e lo è tuttora, da
finanziamenti su progetti.
Pertanto, per un adeguato svolgimento delle
attività descritte nella presente proposta è da
prevedere l’attivazione di un bando di
concorso per l’assunzione a tempo
indeterminato di una unità di personale da
dedicare a tempo pieno allo svolgimento delle
attività relative trattamento di dati territoriali.
MI
8
La sezione di Milano non dispone di alcuna
unità di personale interamente dedicata alla
gestione di dati territoriali, pur disponendo di
risorse software e di competenze di singoli
ricercatori e tecnologi. Nel caso di
approvazione del TTC, si presenterebbe la
necessità di disporre di una unità di personale
da dedicare alle attività proposte.
280
SF19 “Biblioteche”
Responsabile: A.G.Chiodetti
281
282
Obiettivi strategici
Il presente documento traccerà le linee di intervento, definirà i programmi e
analizzerà le strategie di cooperazione e di pianificazione delle attività comuni a
biblioteche e archivi dell’INGV per proporre un’immagine completa ed esaustiva dei
documenti posseduti e prodotti dall’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia.
Scopo finale dello studio di fattibilità sarà quello di stabilire i criteri temporali, gli
investimenti finanziari e le risorse umane coinvolte nella organizzazione di un solido
sistema bibliotecario coordinato e distribuito sul territorio con precisi compiti di
informazione in ambito geofisico e vulcanologico e con solidi legami con strutture
nazionali e internazionali dello stesso tipo.
Il settore bibliotecario è attualmente composto da 5 biblioteche di sedi
istituzionali e 3 di sedi periferiche e ha subito un profondo rinnovamento, iniziato nel
2001, con una serie di servizi svolti in forma collaborativa e in modo nazionale, grazie
al contributo di un gruppo di lavoro di bibliotecari. I compiti principali del Gruppo
prevedevano la creazione di una rete di biblioteche e la messa punto di strumenti e
repertori bibliografici innovativi a supporto della ricerca.
Il triennio 2001-2003 è servito a stabilire le regole di cooperazione tra le
biblioteche INGV, ha visto nascere il primo nucleo della biblioteca digitale con la
generale crescita di riviste e di repertori on-line a disposizione dei ricercatori, ma ha
evidenziato, al contempo, un diverso livello di sviluppo dei servizi nelle singole sezioni
e ha fatto emergere una serie di esigenze alle quali si intende rispondere con
interventi di ordine tecnologico e pratico nel biennio 2005-2006.
I bisogni/desiderata manifestati congiuntamente dal personale di ricerca dell’Ente e
dai membri del Gruppo di lavoro nel corso di una indagine statistica sulla valutazione
dei servizi realizzata nel 2003 sono riassumibili nel modo seguente:
• uniforme efficacia dei servizi;
• visibilità e valorizzazione omogenea dei patrimoni documentari (librari e in
senso più ampio riviste, CD-Rom e risorse elettroniche) dell’Istituto per
facilitarne la ricerca e favorirne la fruibilità;
• ampliamento delle raccolte di ogni biblioteca per determinare la specificità delle
singole collezioni in un campo di ricerca, riservando alla struttura centrale il
carico di dotarsi di volumi e riviste di tutti i settori: vulcanologia, sismologia,
fisica dell’interno della terra, geologia, geofisica, geochimica, fisica, alta
atmosfera, geomagnetismo;
• servizi online raffinati e personalizzati.
Nel 2005 la riorganizzazione dei servizi garantirà il graduale sviluppo di risorse
elettroniche per trovare le soluzioni più adatte alle necessità appena definite. Gli
strumenti che si predisporranno sono:
• il catalogo unico delle risorse librarie e documentarie INGV, consultabile su
Web 24 ore su 24 grazie all’adesione di tutte le biblioteche dell’Ente al Polo del
Servizio Bibliotecario Nazionale della Università degli Studi di Roma La
Sapienza;
• l’archivio elettronico istituzionale (il modello anglosassone di Open Archive)
che raccolga gli articoli dei ricercatori INGV in formato full-text;
• interoperabilità di tutte le risorse disponibili;
• la biblioteca digitale di geofisica: ampliamento del bacino di riviste esistenti,
recupero dei documenti storici in formato digitale e predisposizione della copia
digitale della cartografia esistente;
• il portale informativo su WEB delle biblioteche INGV;
• politica acquisizioni condivisa (incremento delle raccolte librarie in termini di
efficacia e in maniera armonica, definizione di una carta comune delle
collezioni).
Le biblioteche INGV dovranno trovare sinergie in comune con altre istituzioni
che si occupano di rischi naturali e di difesa del territorio per mettere a punto servizi
283
di reference/informazione via posta elettronica che possano rispondere anche a
esigenze non specialistiche. Questo sarà il traguardo da raggiungere nei prossimi anni.
Si è ritenuto opportuno unire le linee di sviluppo delle biblioteche e degli archivi
INGV in uno stesso documento programmatico allo scopo sottolineare le affinità delle
strutture e l’importanza che rivestono le fonti archivistiche e la loro conservazione
volta a consentirne ampia fruibilità e adeguata valorizzazione da parte di un pubblico
composto sia da storici e studiosi di scienza che da cultori delle discipline geofisiche e
studenti. Nella seconda parte del documento si evidenziano i risultati raggiunti e i
progetti 2005-2006 dei due archivi INGV (Roma e Osservatorio Vesuviano).
Attività delle biblioteche: triennio 2001-2003 e stato dell’arte 2004
Si riassumono, in modo sintetico e suddivise in macro-attività le principali
iniziative sviluppate dalle biblioteche nel triennio 2001-2003 e nel corso del 2004.
Macro attività:
Polo Bibliotecario: catalogazione e classificazione
Il Gruppo di coordinamento delle Biblioteche ha orientato le procedure
catalografiche del patrimonio documentario INGV verso l'unificazione, prevista dalla
adesione al catalogo collettivo del Servizio Bibliotecario Nazionale (2005),
accompagnando le strutture nella scelta delle nuove acquisizioni e avviando iniziative
di catalogazione locale con l'ausilio di applicativi quali ACCESS e Reference Manager
che renderanno più semplici le future attività di indicizzazione del patrimonio
documentario. Nell’anno in corso si sta procendo al completo recupero catalografico
delle collezioni della biblioteca centrale (dicembre 2004) e si sta avviando il processo
di adesione di quelle delle altre sedi dell’Istituto.
L’INGV partecipa alle attività del Polo bibliotecario SBN della Università di
Roma La Sapienza dal 2000 (sede di Roma) e ha rafforzato, grazie a questo
strumento e alla visibilità ricavatene, i rapporti con le più importanti biblioteche
universitarie e di enti di ricerca a livello nazionale. La validità della scelta è
supportata da un lato dalla completa gratuità della partecipazione e degli interventi
operati, dall’altra dall’ampiezza dell’azione di ricerca di un documento e dalla sua
successiva localizzazione.
Si rende ora necessario pianificare l’adesione e l’intero processo di
catalogazione delle collezioni documentarie delle biblioteche delle sezioni INGV
Maggiori dettagli, di questo progetto, saranno forniti nella parte dello Studio di
Fattibilità relativa al 2005.
Le biblioteche INGV oltre alla catalogazione SBN, hanno indicizzato altri
documenti che vanno a integrare il patrimonio dell’ente: documenti e carte storiche,
bollettini, miscellanea.
Servizio informazione biblioteche: sito Internet e servizi informatici
L’innovazione tecnologica nel settore bibliotecario prevede l’inserimento
urgente, al suo interno, di figure informatiche che garantiscano un efficiente sviluppo
dei servizi via internet; già dall’anno in corso le Biblioteche INGV evidenziano, sulle
proprie pagine Web, i servizi erogati, con notevoli vantaggi in termini di recupero di
dati di interesse generale.
Le informazioni ora disponibili sui siti Internet sono:
• orari, modalità di accesso ai locali delle biblioteche e servizi offerti all’utenza
(qualora previsto);
• elenco delle riviste on-line consultabili e link diretto alla testata in
abbonamento;
• elenco delle riviste in formato cartaceo con relative annate disponibili;
284
•
•
catalogo delle monografie e dei periodici o semplice elenco delle opere
possedute (qualora il catalogo non fosse disponibile);
elenco degli articoli e delle pubblicazioni dei ricercatori INGV suddivise per
anno.
•
Biblioteca digitale: riviste on-line
Nel triennio 2001-2003 si sono sviluppate iniziative per lo scambio di
informazioni e documentazione scientifica con biblioteche universitarie italiane e
straniere e quelle relative all’attivazione di alcuni servizi on-line finalizzati a garantire
la qualità dell’aggiornamento scientifico in ambito geofisico e vulcanologico attraverso
strumenti di ricerca raffinati. L’utente ha accesso ad un ampio bacino di periodici
delle più importanti case editrici (circa 3000 titoli, con un archivio di 10 anni di
pubblicazione per ogni testata) e può utilizzare banche dati bibliografiche come
GeoRef, Web of Science, Current Contents e il Journal of Citation Reports. Questi
strumenti rivestono una particolare importanza nel reperimento delle fonti
bibliografiche, abstracts e articoli full-text.
Nel seguente diagramma viene riportato il confronto statistico tra le interrogazioni su
banche dati bibliografiche effettuate nel I semestre 2004 e il numero articoli full-text
scaricati dalle riviste elettroniche disponibili all’INGV nello stesso semestre.
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
gennaio
febbrario
marzo
interr. banche dati
aprile
maggio
giugno
art. riviste elettr.
Servizi informazione bibliografica: document Delivery e prestito
interbibliotecario
Le biblioteche hanno supportato le attività di ricerca dell’ente attraverso
efficienti servizi di informazione con tecniche di information retrieval e di document
supply (ricerca bibliografica e recupero di articoli scientifici presso biblioteche italiane
e straniere). Nel 2001-2003 il servizio ha avuto un rapido incremento e nel 2004 si
stanno evadendo moltissime richieste relative al reperimento di informazioni
bibliografiche e di documenti in formato digitale o cartaceo (circa 1500 in totale tra le
sezioni).
285
Servizio Document
Delivery 2001-2004
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
dd
2001
dd
2002
dd
2002
dd
2003
dd
2004
Si propone un quadro riassuntivo dell’incremento del servizio di Document Delivery
(dd nel diagramma) per il periodo 2001-2004. Si evidenzia nel Value Axis il numero
di articoli richiesti dai ricercatori INGV alle proprie biblioteche.
Servizi informazione bibliografica: raccolta pubblicazioni dei ricercatori
dell’INGV
Nelle biblioteche di sezione si è provveduto all’archiviazione elettronica della
documentazione prodotta dai ricercatori INGV (bibliografia scientifica) che riporta i
risultati dell'attività dell'Istituto, preparando il trattamento delle suddette informazioni
per la divulgazione sulla stampa specializzata nazionale ed estera. Le notizie sono
raccolte dal momento in cui un lavoro viene sottomesso, poi accettato e pubblicato.
Successivamente vengono trattati e a volte digitalizzati i reprints dei lavori: articoli
pubblicati su riviste nazionali e internazionali, abstracts, posters e atti di convegni,
rapporti interni, capitoli di libri etc. Alcune biblioteche INGV hanno iniziato a
raccogliere i file PDF dei contributi catalogati (Palermo e Catania).
Servizi informazione: partecipazione a mostre e realizzazione di materiale
divulgativo
La Biblioteca Centrale ha allestito stand presso convegni scientifici o partecipato
con il materiale documentario a manifestazioni istituzionali. Forti i rapporti con il Tema
Trasversale Coordinato “Formazione e Informazione’’ (TTC 20) per la pianificazione di
queste iniziative volte alla valorizzazione complessiva delle attività di ricerca dell’Ente
(esperienze: settimana della cultura scientifica 2002, stand al convegno EUG di Nizza
nel 2002 e all’ESC di Genova del 2001, stand al convegno IGC di Firenze nel 2004).
Collaborazioni con altre istituzioni:
Le biblioteche INGV hanno consolidato i rapporti con le seguenti istituzioni:
• CNR-Attività relative al catalogo italiano nazionale dei periodici del CNR (ACNP)
a cui partecipano la maggior parte delle biblioteche pubbliche italiane;
• CNR - Progetto NILDE – partecipazione e collaborazione alle attività per la
fornitura di articoli e documenti scientifici in formato elettronico a tutte le
biblioteche partecipanti (circa 300);
286
•
Polo bibliotecario SBN dell’Università degli studi di Roma La Sapienza - Rapporti
con il Gruppo di Lavoro SBN per il catalogo unico del patrimonio documentario;
• Consorzio CILEA - Rapporti con il Consorzio Universitario Lombardo per la
realizzazione della biblioteca digitale e per la gestione di contratti relativi alle
risorse elettroniche delle grandi case editrici scientifiche.
Gli obiettivi raggiunti nel 2001-2003 sono stati supportati appieno dal personale
assegnato alle biblioteche delle sezioni INGV. Occorre ora sviluppare una serie di linee
progettuali per garantire i servizi, le risorse e gli strumenti on-line di eccellenza
(elencati negli obiettivi strategici di apertura), necessari e di ausilio alle attività di
ricerca dell’ente per avvicinarlo alle istituzioni straniere dello stesso tipo con
biblioteche specialistiche di qualità (es. USGS, CERN, CNR, ICTP).
Attività delle biblioteche: pianificazione 2005-2006
L’obiettivo generale delle attività sarà quello di disegnare il profilo della
biblioteca specialistica, fondata su efficaci strumenti elettronici (portale informativo,
catalogo, ecc.) scalabili e graduabili in relazione all’utenza e in grado di rispondere alle
diverse esigenze di conoscenza.
Iniziative progettuali 2005:
Polo bibliotecario: Catalogo Unico del patrimonio documentario INGV
La pianificazione delle attività di recupero catalografico del patrimonio
documentario avverrà gradualmente e attraverso l’adesione di tutte le biblioteche
dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia al catalogo del Polo SBN della
Università di Roma La Sapienza.
La scelta di entrare, come unico ente, nel suddetto polo, è dettata dalle
decisioni già prese dalla biblioteca di Roma, che ha inserito tutto il suo posseduto nel
Catalogo collettivo del Servizio Bibliotecario Nazionale. Il polo universitario che
ospiterà i record catalografici dell’Ente ha recentemente cambiato applicativo per la
catalogazione scegliendo Sebina/SBN, che unisce flessibilità ed efficacia dei servizi per
gli utenti ad un modello semplificato per l’inserimento dei dati. Da un’indagine
preliminare, il Gruppo di Lavoro dell’Università degli studi di Roma la Sapienza,
incaricato della gestione del catalogo SBN, si è mostrato entusiasta e ha espresso
parere favorevole ad accogliere i dati bibliografici di strutture dislocate su tutto il
territorio nazionale. I documenti di pregio storico saranno resi disponibili con criteri
diversi rispetto al patrimonio moderno. I volumi recenti saranno normalmente
concessi in prestito agli utenti e ad altre biblioteche e per quelli antichi sarà
disponibile la copia digitale.
I bibliotecari dell’Istituto saranno coinvolti nella catalogazione in modalità
remota (via telnet) e i record catalografici saranno conservati su server CASPUR
(Centro di Calcolo Università La Sapienza). In sede di catalogazione si provvederà a
creare il legame tra la descrizione catalografica del periodico e la risorsa elettronica in
cui sono reperibili i full-text degli articoli scientifici.
Gli interventi operati attraverso il catalogo prevedranno l’accesso e la ricerca
facilitata e veloce delle risorse, la localizzazione del materiale, una interoperabilità e
una circolarità di funzioni tra gli strumenti a disposizione dell’utente. Il ricercatore
potrà muoversi dalla descrizione catalografica di una rivista al full-text dell’articolo a
cui è interessato, da una ricerca di un’opera di valore storico alle immagini ivi
contenute (e visibili da catalogo perché in formato digitale). La condivisione di
operazioni tra repertori online di diverso tipo e gli archivi elettronici di riviste già
disponibili rappresenterà il grado di evoluzione dei servizi automatizzati e ne favorirà il
pieno utilizzo.
Questa attività progettuale sarà centrale nella programmazione 2005.
287
Polo bibliotecario: stesura di un unico regolamento dei servizi delle
biblioteche dell’ente
Si prevede di mettere a punto un unico regolamento delle biblioteche INGV per
rendere trasparenti le modalità di erogazione dei servizi agli utenti e per stabilire orari
di accesso uniformi in tutte le sedi. Si svolgeranno nel corso del 2005 5 riunioni dei
responsabili delle biblioteche per stabilire il nuovo regolamento.
Dal 2000 la biblioteca centrale ha organizzato l’apertura al pubblico dei propri
locali perché i rapporti con l’Università degli Studi di Roma La Sapienza prevedono la
disponibilità di una serie di servizi di base per l’utenza esterna (nelle biblioteche
appartenenti al polo bibliotecario universitario romano).
Open Archive delle pubblicazioni INGV
Il contributo professionale dei bibliotecari per la valorizzazione dei documenti
prodotti dall’ente sarà anche orientato alla creazione di un archivio elettronico delle
pubblicazioni INGV. Evidenti le ricadute positive del progetto: facilitare la valutazione
dei risultati della ricerca e assicurare la conservazione, la diffusione e il massimo
impatto della suddetta produzione scientifica sulla comunità nazionale e
internazionale. Tutte le sezioni collaboreranno alla realizzazione di un modello di
deposito che prevede l’auto-archiviazione dei lavori in formato digitale da parte
dell’autore o in modalità assistita grazie all’intervento del bibliotecario. L’archivio sarà
consultabile 24 al giorno e in tutti i giorni dell’anno. L’innovazione dello strumento
sarà testimoniata dall’interoperabilità con altri repertori e archivi aperti; dalla
possibilità di offrire soluzioni strategiche all’editoria elettronica in queste discipline;
dalla occasione di aumentare la visibilità e il prestigio dell’INGV (primo ente in Italia a
predisporre un Open archive in ambito geofisico e vulcanologico).
L’archivio, compilato con un applicativo Open Source dal nome E-Pri
(largamente utilizzato nella predisposizione degli Open Archive americani come Arxiv),
utilizzerà metadati in formato Dublin Core per il recupero delle informazioni (il formato
D.C. è il più usato e il più semplice da adottare) e sarà in grado di colloquiare in modo
completo con gli Open Archive esistenti. L’efficacia dell’Open Archive istituzionale
consiste nel creare attorno ai prodotti della ricerca l’attenzione e il fertile dibattito
scientifico, nel garantire la trasparenza e il libero accesso alle informazioni e nel
creare una forte immagine unitaria dell’Ente. Tutti gli archivi di questa generazione
permettono la navigabilità totale dei contenuti salvaguardando la paternità delle idee
e delle opere e allineano l’INGV alle università e centri scientifici di eccellenza europei
e americani che possiedono simili depositi.
L’Open Archive è diventato l’antagonista delle riviste elettroniche prodotte da
giganti dell’editoria scientifica quali Elsevier e negli Stati Uniti ha contribuito a
cambiare le regole e le tendenze del mondo editoriale. Fondamentale per la riuscita
del progetto sarà la sensibilizzazione e il coinvolgimento dei ricercatori da operarsi, da
un lato con l’adozione di policies istituzionali chiare e vincolanti e dall’altro con
l’intervento dei bibliotecari che guideranno i ricercatori nell’auto-archiviazione e
promuoveranno il pieno utilizzo della risorsa prodotta. I rischi progettuali
rappresentati dal possibile plagio dell’idea sono scoraggiati dai codici automatici di
archiviazione che identificano in modo univoco l’articolo depositato (datastamp) e la
data di pubblicazione e sono risolvibili prevedendo diversi livelli di accesso agli articoli.
I problemi di copyright sono semplificati dall’auto-archviazione da parte
dell’autore del contributo scientifico. La maggior parte delle case editrici permette
l’auto-archiviazione degli articoli scientifici sugli Open Archive. Il recupero degli articoli
degli anni precedenti verrà affrontata e monitorata in relazione alla politica
dell’editore.
Il progetto prevede una fase di sviluppo di 6 mesi a partire dalla sua
approvazione da parte organi istituzionali. La soluzione gestionale che presenta
288
l’impatto più favorevole per i costi/benefici è quella “in-house’’. Si prevede di mettere
in linea gli articoli del 2002-2004, dapprima in Intranet, successivamente su WEB
dopo un periodo di circa 6 mesi di sperimentazione.
Allestimento e operatività della biblioteca della sede INGV di Porto Venere
Si realizzerà una biblioteca specialistica nell’area delle scienze geologiche ed in
particolare della geofisica generale e applicata, decentrata sul territorio, in
collaborazione con soggetti che, per le loro finalità istituzionali, sono coinvolti nel
processo di diffusione e sviluppo della cultura scientifica nella provincia di La Spezia.
La biblioteca verrà allestita con i fondi regionali che garantiranno l’operatività della
struttura. I destinatari dei servizi sono identificabili nei docenti e studenti delle scuole
superiori e in quelli universitari residenti nella provincia della Spezia.
Iniziative progettuali 2006
Servizi informazione INGV: portale Web delle biblioteche INGV
Altro aspetto previsto dal presente documento, che ha come fine ultimo di
facilitare l’accesso alle informazioni in ambito geofisico e vulcanologico sarà la messa
a punto di un portale delle biblioteche. Il sito accoglierà le direttive W3C WAI e AIPA,
proprio per garantire a tutti gli utenti il pari accesso all’informazione e il prodotto sarà
quindi in linea fin dall’inizio con le norme di leggibilità per i disabili. I bibliotecari INGV
interverranno nella pianificazione della griglia concettuale, sui contenuti e
sull’aggiornamento in itinere.
La home page conterrà le informazioni di base sulle biblioteche, i servizi erogati,
gli orari e la mission. Nelle pagine successive l’utente avrà accesso a contenitori
informativi virtuali organizzati per disciplina (sismologia, vulcanologia, geologia,
geochimica, fisica ecc.), in cui verranno esplicitati: i cataloghi, i repertori online, le
informazioni, le biblioteche che nel mondo si occupano di geofisica e vulcanologia. Le
attività relative a questo portale Web saranno organizzate in armonia con le politiche
editoriali di rinnovamento del sito istituzionale previste dallo studio di fattibilità per il
TTC Web e Editoria (TTC 21). Si pensa di istituire un servizio di informazioni
bibliografiche via posta elettronica disponibile a tutti gli utenti esterni.
Biblioteca digitale dell’INGV
Lo sviluppo della biblioteca digitale di geofisica e vulcanologia prevedrà
l’ampliamento della collezione di riviste scientifiche e di documenti in formato digitale
già disponibili. L’espansione dei servizi elettronici è motivata dal costante
monitoraggio e analisi delle statistiche di utilizzo che hanno registrato un enorme
incremento con le numerosissime ricerche (10.000 in 6 mesi) effettuate con l’ausilio
delle banche dati (GeoRef, Web of Science, Current Contents e Journal Citation
Reports). Il ricercatore avrà a disposizione una biblioteca virtuale con migliaia di
periodici scientifici e con una sola ricerca “navigherà attraverso la scienza”.
Si provvederà inoltre a creare copie digitali dei documenti storici di maggiore
pregio. Gli studiosi in questo modo avranno a loro disposizione materiale altrimenti
disperso.
In questo settore sembra indispensabile creare solidi legami di collaborazione
con il progetto SISMOS, sia per avere accesso alle raffinate attrezzature tecnologiche
in dotazione al progetto, sia per la possibilità di creare un unico archivio digitale dei
bollettini sismici italiani e stranieri posseduti dal progetto e dalle biblioteche e archivi
INGV. L’allestimento di una risorsa di questo tipo amplierà le notizie storiche a
disposizione degli studiosi del settore sismologico e migliorerà le modalità di ricerca e
fruizione del suddetto materiale; questo lavoro sarà il frutto di una collaborazione
trasversale tra biblioteche, archivi e progetto SISMOS. Il recupero digitale del
materiale sarà a carico del responsabile del progetto SISMOS che organizzerà gli
289
interventi del suo personale.
Servizi agli utenti: politica delle acquisizioni armonica e condivisa
Il TTC Biblioteche e archivi dovrà estendere le sue competenze alla
predisposizione di una armonica e condivisa politica delle acquisizioni per evitare
dispendio di fondi e collezioni poco efficaci. Si istituirà un gruppo di lavoro che
avrà il compito di orientare gli acquisti delle biblioteche INGV nel senso della
specializzazione della sezione suggerendo i titoli più aggiornati in commercio. Si
dovrà arrivare alla stesura di una carta comune delle collezioni librarie.
Servizi informazione biblioteche: partecipazione a mostre e realizzazione di
materiale divulgativo
Per il 2005-2006 le Biblioteche INGV consolideranno tale attività con una
partecipazione più frequente e programmata a mostre e congressi anche internazionali
producendo, qualora necessario, prodotti di editoria ad hoc. Il carico di questo tipo di
attività verrà distribuito tra le sezioni in modo equivalente. Coinvolgimento di 3 unità
di personale delle biblioteche per un mese l’anno (per il 2005 e per il 2006). Attività in
comune con il TTC Formazione e Informazione (TTC 20).
Giornata di presentazione del lavoro pianificato nel biennio 2005-2006
Per chiudere le attività progettuali e presentare il nuovo volto dei servizi
bibliotecari dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia si potrà organizzare un
breve workshop dal titolo ``Le biblioteche dell’INGV - la biblioteca digitale: il futuro
prossimo dei servizi specialistici’’ da svolgersi nel 2007.
Formazione personale interno INGV
Nello sviluppo di queste attività è importante sottolineare il buon livello di
riqualificazione professionale del personale interno, operata attraverso la specifica
formazione richiesta per la realizzazionedi strumenti on-line raffinati e la maggiore
consapevolezza e convinzione con cui i bibliotecari seguiranno le fasi di realizzazione
delle attività pianificate e quelle successive di gestione.
Costi benefici delle linee progettuali 2005-2006
Si evidenzia infine, che la maggior parte degli strumenti on-line saranno
realizzati ”in-house’’ e gli investimenti finanziari da intraprendere saranno equivalenti
al valore dei costi del personale INGV assegnato a queste attività. In particolare il
Catalogo Unico del patrimonio documentario INGV verrà sviluppato grazie
all’intervento dei bibliotecari INGV e la formazione verrà garantita dalla Università
degli Studi di Roma La Sapienza in termini di collaborazione e di reciprocità
(gratuitamente). La facilità di accesso ai documenti e alle informazioni in ambito
specialistico e la visibilità che ne ricaveranno le biblioteche dell’Ente grazie alla
realizzazione del catalogo delle collezioni librarie INGV rappresentano i benefici di un
azione di riordino del settore bibliotecario con ridotti investimenti e grande impatto.
L’Open Archive dell’INGV sarà organizzato presso il Centro di Calcolo di Roma
con un server già disponibile e un tecnico informatico già legato all’Ente da un
contratto di collaborazione. Il consulente informatico garantirà l’istallazione e la
manutenzione del software Open Source dell’archivio. Anche questo progetto
valorizzerà i risultati della ricerca dell’ente grazie ad un prodotto nato dall’intervento
congiunto dei bibliotecari INGV e dei tecnci CED.
Il recupero digitale di documenti storici e di articoli scientifici dovrà essere
appaltato a ditte esterne e con un investimento finanziaro pari a 15.000 euro (per
tutte le biblioteche).
290
Archivi INGV: Stato dell’arte 2004 e obiettivi 2005-2006
L’attenzione rivolta alle carte storiche dell’Istituto Nazionale di Geofisica, disposta
dalla normativa sugli archivi (Codice dei Beni Culturali D.L. 22.1. 2004 n. 42), è tesa
soprattutto al recupero della documentazione istituzionale prodotta dall’ente
nell’esercizio delle sue funzioni. Il programma di recupero delle carte storiche dell’ING,
ha avuto inizio nel 2000 con un primo intervento sull’archivio storico dell’ING,
eseguito sulla base del consolidato criterio archivistico del “metodo storico”. Al
termine del lavoro di riordinamento il fondo annovera 82 faldoni di documenti di varia
tipologia (corrispondenza, delibere, disposizioni, verbali, contratti, convenzioni,
relazioni tecniche e scientifiche, materiale fotografico, registri di protocollo,
documentazione contabile, quaderni di stazione, disegni), tutti compresi nel lasso di
tempo che va dal 1945 al 1963. Poiché l’Istituto fu fondato in seno al Consiglio
nazionale delle ricerche nel novembre 1936, si deve tenere presente che la
documentazione prodotta da allora al 1945, quando l’Istituto divenne ente
giuridicamente autonomo, non fa parte dell’archivio dell’ING ma di quello del CNR,
attualmente conservato tra i fondi dell’Archivio Centrale dello Stato con l’eccezione dei
fascicoli del personale che si trovano invece nel fondo dell’Istituto conservato a Roma
nella sede centrale dell’ INGV.
A corredo del fondo è stato redatto un Inventario analitico che, nella parte
introduttiva, descrive le modalità di formazione e di organizzazione dell’archivio, i
criteri di ordinamento seguiti e le problematiche incontrate nel corso del lavoro:
inoltre è stato anche tracciato un breve profilo storico dell’Istituto, pubblicato poi nella
collana dei “Quaderni di Geofisica” (Quaderno di geofisica n. 36, 2004)
Nel patrimonio documentario dell’INGV figura anche un piccolo fondo di carte
appartenute al Prof. Antonino Lo Surdo comprese tra il 1904 e i 1948, anch’esse
riordinate, inventariate e consultabili. Si tratta per lo più di appunti manoscritti relativi
a lezioni di fisica terrestre e soprattutto di pubblicazioni a stampa che ricoprono quasi
integralmente l’arco cronologico nel quale si svolse l’attività di ricerca dell’ideatore e
primo direttore dell’ING.
Nel corso del 2004 è stata donata all’Istituto la raccolta “Achille Menotti”, una
piccola serie di cartoline postali raffiguranti la città di Messina prima e dopo il
terremoto del 1908. Le cartoline sono state ordinate sulla scorta delle classificazioni
adottate all’archivio fotografico dell’Archivio Centrale dello Stato.
Nella parte del presente documento dedicata alla programmazione delle attività
del biennio 2005-2006, si descrivono in dettaglio i lavori in corso di svolgimento e
quelli da intraprendere.
Archivi dell’INGV di Roma
Nel corso del 2004, si è messo mano al censimento di un secondo più consistente
e recente nucleo documentario, trasferito a Roma da Rocca di Papa in occasione dei
lavori di ristrutturazione dell’Osservatorio. Si tratta di oltre 400 scatole di documenti
compresi tra il 1945 e il 1997. Tutta la documentazione, circa 2000 faldoni, è stata
descritta sommariamente in un elenco di consistenza che, secondo quanto disposto
dalla legislazione corrente, dovrà essere vagliato dagli organi direttivi dell’ente e dagli
organi statali di sorveglianza (Soprintendenza archivistica regionale) per potere essere
sottoposta alla procedura di scarto che verrà formulata sulla base di criteri che
ottemperino alla duplice esigenza di garantire la conservazione permanente alle carte
che rivestono rilievo storico-scientifico e l’eliminazione di quelle ritenute di scarso
interesse.
Per l’espletamento di tutte le complesse fasi della procedura di scarto si prevede
che sarà necessario occupare integralmente il prossimo anno (2005).
Una volta effettuato lo scarto, le carte più antiche confluiranno fisicamente
nell’attuale nucleo storico dell’archivio che dovrà dunque essere rielaborato alla luce
291
delle prossime nuove integrazioni. L’inventario aggiornato, infine, sarà messo a
disposizione della comunità scientifica per la consultazione anche attraverso Internet.
Le carte più recenti invece confluiranno nell’archivio di deposito corredate da un
inventario topografico che ne consenta il reperimento in caso di eventuale necessità.
Tra i documenti che fanno parte del patrimonio dell’INGV e che necessitano di
intervento di riordino vi sono: un piccolo nucleo di carte prodotte dall’Osservatorio di
Pavia e pervenute all’istituto dopo la chiusura dell’Osservatorio e il fondo donato dal
prof. Dario Graffi docente di Meccanica Razionale all’Università di Bologna. Il lascito,
che è fondamentalmente librario include anche una parte di opuscoli (estratti,
ristampe di articoli di autori vari etc.) e corrispondenza.
In ultimo, in occasione del 70^ anniversario della fondazione dell’Istituto, che
cadrà nel novembre del 2006, è ipotizzabile l’allestimento di una mostra documentaria
che offra l’opportunità di conoscere risvolti ancora poco noti sulla vicenda istituzionale
e amministrativa dell’ING nel corso della sua attività.
Archivio storico di Napoli
Per quanto attiene al patrimonio documentario posseduto dall’Osservatorio Vesuviano
nel corso del prossimo biennio è previsto il riordinamento e l’inventariazione
dell’Archivio storico dell’Ente. Il fondo dell’O.V. composto da manoscritti,
corrispondenza, opuscoli, carte amministrative e collezioni iconografiche documenta,
per gli anni 1848-1950, l’attività scientifica e amministrativa dell’antico Osservatorio
inaugurato nel 1845 in occasione del VII Congresso degli scienziati italiani. Alla guida
dell’Osservatorio si avvicendarono poi scienziati di fama internazionale, quali Luigi
Palmieri e Giuseppe Mercalli, che hanno fatto la storia della vulcanologia e della
sismologia.
L’Archivio dell’O.V. non è mai stato sottoposto a precedenti interventi di riordino
ed è dunque una fonte di straordinario valore non soltanto per la ricerca storiografica.
Un archivio con queste caratteristiche custodisce infatti informazioni che vanno ben al
di là di quelle contenute nella letteratura scientifica: dall’organizzazione del lavoro al
contesto in cui la ricerca scientifica è stata svolta; dal percorso che conduce alle
scoperte scientifiche (ricostruibile, talvolta, attraverso la corrispondenza tra scienziati)
ai metodi di osservazione (indagabili attraverso strumenti, campioni e reperti). Il
progetto per gli archivi dell’ O. V., una volta che il riordinamento delle carte avrà
consentito l’dentificazione del posseduto e della sua consistenza, prevede
l’inventariazione informatizzata in stretta collaborazione con la Soprintendenza
archivistica campana e con il Museo di Storia della Scienza di Firenze. Nel progetto si
prevede inoltre, laddove il materiale archivistico lo consenta, la produzione di un cdrom interattivo che connetta la fonte documentaria con le scoperte scientifiche, il
contesto in cui sono state realizzate, e con le emergenze sismiche e vulcaniche
studiate. L’eventuale individuazione di documenti significativi potrebbe poi dare luogo
ad una mostra documentaria e alla presentazione dei risultati ottenuti nell’ambito di
una conferenza aperta al pubblico. Per le iniziative archivistiche appena descritte è
indispensabile l’intervento di una figura specializzata nella conservazione e gestione
della documentazione archivistica.
Conclusioni
Il Tema Trasversale Coordinato Biblioteche e Archivi si proporrà come modello
organizzativo o struttura di esperti, istituzionalmente preposto all’indirizzo delle
politiche bibliotecarie e archivistiche dell’INGV e alla pianificazione di progetti e attività
relative all’intero settore. L’organismo, trasversale alle sezioni, sarà composto dai
responsabili delle biblioteche, da un rappresentante degli archivi dell’ente e vi afferirà
tutto il personale che lavora nelle biblioteche e negli archivi delle sezioni. Le attività
saranno svolte in piena collaborazione e piccoli gruppi di lavoro saranno dedicati allo
sviluppo dei singoli progetti; dovrà essere garantito da parte di tutti il massimo
292
impegno nel conseguimento dei risultati previsti. Non verranno accettati
coinvolgimenti marginali perché potrebbero causare ritardi nello svolgimento degli
interventi pianificati e nelle operazioni routinarie delle singole biblioteche. La biblioteca
centrale prevede di organizzarsi in modo autonomo rispetto alla sezione attuale di
appartenenza (Amministrazione Centrale) e di trasformarsi in “Centro del Sistema
Bibliotecario’’ dell’Ente. Le biblioteche di sezione proporranno delle soluzioni
organizzative diverse dalle attuali dopo aver analizzato le proprie realtà e
caratteristiche di servizio. In ultimo si ritiene che i compiti e le iniziative delle
biblioteche INGV non possano esaurirsi con una programmazione triennale, ma
debbano utilizzare la struttura del Tema Trasversale Coordinato in via definitiva,
qualora continuino a sussistere le caratteristiche della ampia collaborazione tra sezioni
dello stesso ente. Maggiori dettagli organizzativi verranno stabiliti nella stesura del
regolamento unico delle biblioteche INGV.
Tutte le attività programmate per il biennio 2005-2006 necessitano d
coinvolgimento del personale normalmente assegnato ai servizi di biblioteca
(prevedibile una ridistribuzione dei carichi di lavoro all’interno delle strutture per far
fronte alle nuove esigenze) e della eventuale assunzione di personale a tempo
determinato e legata a singoli interventi progettuali (es. digitalizzazione e
catalogazione possibilmente appaltate a ditte esterne). Le sedi di Milano, quelle di
Napoli, Catania, Roma, Palermo e Porto Venere – La Spezia ritengono fondamentale
inserire nel loro organico almeno una nuova unità di personale professionalmente
formata nella conservazione dei beni culturali per la piena attuazione delle iniziative
oggetto del presente studio di fattibilità.
Qui di seguito vengono dettagliate le attività del biennio e viene evidenziato l’impegno
del personale assegnato alle biblioteche e agli archivi INGV.
Nel Piano trienale 2004-2006 le attività relative alle biblioteche erano inserite
nell’Obiettivo Generale 5: L’impegno verso le istituzioni e verso la società; Obiettivo
specifico: Formazione e Informazione – 5.C.1: Musei, biblioteche ecc.: le GAI erano
ridotte, mentre nel 2005-2006 sono più dettagliate: Polo Bibliotecario, Biblioteca
Digitale INGV, Open Archive, Portale informativo biblioteche, Servizi di informazione
bibliografica, Servizi agli utenti. Nel TTC 19 si è ritenuto opportuno inserire le attività
degli archivi.
293
Attività
Catalogo unico delle
biblioteche INGV
Personale coinvolto
5 unita di personale
delle biblioteche
4 unità personale t.d.
ditte esterne (una per
sezione)
Portale Web delle
biblioteche
3 bibliotecari
5 bibliotecari
Open Archive
3 bibliotecari
ditte esterne per
digitalizzazione
1 unità bibliotecario
1 unità personale
SISMOS
2 bibliotecari
Collaborazione SISMOS
Convegni e mostre:
partecipazione
Workshop biblioteche
Attività archivi ING
Mostra documentaria
Recupero archivio
Osservatorio Vesuviano
2 bibliotecari
1 archivista
Tempi di
realizzazione
2005 – per 7 mesi
2005 - per 7 mesi
2005 – 2 mesi per
la struttura
2006 - per la
realizzazione 6
mesi al 50%
2005 per 6 mesi
2006 per 6 mesi
2005- 2006 per 2
mesi
1 mese 2005 e 1
mese 2006
1 mese 2006
12 mesi 2005
6 mesi 2006
6 mesi 2006
8 mesi 2005-2006
10 mesi 2006
1 archivista
2 archivisti
esterne
Predisposizione CD
1 bibliotecario e 1
6 mesi nel 2006
ROM per archivio
archivista
Personale delle biblioteche e degli archivi operatività 2005-2006
Anna Grazia Chiodetti - Tecnologo - 12 mesi/ (anno) – Sez. Amm.ne Centrale
Francesca Leone – Tecnologo – 10 mesi/uomo (anno) – Sez. Palermo
Massimo Cascone - CTER – 6 mesi/uomo (anno) – Sez. Catania
Uberto Lavatelli - CTER - 7 mesi/uomo (anno) – Sez. Milano
Rossella Celi – Personale Tecnico Amministrativo livello D2 - 12 mesi/uomo
(anno)- Osservatorio Vesuviano
Rosanna Altavilla - Personale Tecnico Amministrativo livello B3 - 12 mesi/uomo
(anno) – Osservatorio Vesuviano
Robert Migliazza – Operatore Tecnico 12 mesi/uomo (anno) – Sez. Amm.ne C.
Tiziana Persico Operatore Tecnico - 9 mesi/uomo (anno) – Sez. Amm.ne Centrale
Lucia Messina - Operatore Tecnico – 6 mesi/uomo (anno) Sez. Catania
Daniela Bianco - CTER – 9 T.D. – 6 mesi/uomo (anno) – Osservatorio Vesuviano
Giuseppina Calcara - CTER – archivista – 12 mesi/uomo (anno) – Sez. Amm.C.
Silvia Filosa – CTER - 2 mesi/uomo (anno) – Sez. CNT - SISMOS
294
SF20 “Formazione e informazione”
Responsabili: C.Nostro, R.Nave e R.Camassi
295
296
Premessa
Questo Studio di Fattibilità e il relativo TTC individuato dal gruppo di lavoro per la
riorganizzazione delle Sezioni, accorpa attività molto varie, alcune delle quali sono
svolte fino ad oggi con una relativa continuità all’interno dell’Istituto (per quanto in
modo non coordinato fra le diverse Sezioni), altre con un carattere decisamente più
sporadico. Questo ambito di attività è stato riconosciuto fra quelle istituzionali già nel
Piano Triennale 2001-2003 e, in modo più organico, nel Triennale 2004-2006 [Tema
5: l’Impegno verso le Istituzioni e verso la Società, sottotema C - Formazione e
informazione scientifica].
Rispetto a quanto nel Piano Triennale è compreso sotto questo titolo, il GdL
“Riorganizzazione delle Sezioni…” propone di considerare separatamente, attraverso
la proposizione di un apposito TTC, alcune attività che hanno caratteristiche e finalità
diverse (SF 21: Editoria e Web): questa scelta appare ragionevole, pur considerando
opportuno forme di confronto e interazione tra i due TTC.
A seguito di un censimento preliminare delle variegate attività svolte all’interno
dell’Istituto, le tematiche che a nostro parere sono ragionevolmente da considerare
nel presente studio di fattibilità sono le seguenti:
1. Esposizioni permanenti/musei;
2. Esposizioni temporanee (allestimenti temporanei o mobili, partecipazioni a
iniziative esterne, convegni, manifestazioni, ecc.);
3. Progetti finalizzati, collaborazioni e attività di formazione con il mondo
scolastico;
4. Attività di formazione per enti o amministrazioni pubbliche;
5. Editoria a carattere informativo e formativo (vedi anche TTC 21);
6. Documentari, programmi televisivi, rapporti con la stampa per obbiettivi di
divulgazione scientifica;
7. Web per funzioni formative e informative (vedi anche TTC 21).
Nel testo del Piano Triennale vengono ricomprese sotto questo tema anche le attività
per le Università e la Formazione Superiore, identificate come “attività di formazione,
docenze ai corsi universitari, partecipazione a Corsi di Dottorato, Lauree
Specialistiche, Master ed altri corsi”, incluse le scuole estive di Erice. Il gruppo di
lavoro di questo studio di fattibilità (GdL SF20) ritiene che questo tipo di attività sia
strettamente connesso con le attività di ricerca istituzionali, e non sia quindi
coordinabile o pianificabile in alcun modo da un TTC specifico; per questo si ritiene di
escludere questo aspetto dallo studio di fattibilità.
297
Stato dell’arte delle iniziative in corso nell’ente nell’ambito dell’argomento
del TTC
Allo scopo di realizzare uno stato dell’arte rappresentativo delle attività svolte
all’interno delle Sezioni INGV nel settore della Formazione e Informazione, è stato
realizzato un censimento accurato delle attività, delle iniziative e dei progetti in corso,
attraverso la compilazione di una scheda. Nel seguito si descrivono sommariamente i
risultati di questo censimento (dettagliato in un rapporto tecnico interno), realizzato
con il contributo delle Sezioni.
Sezioni di Roma (Roma1, Roma2, CNT, AC)
La maggior parte delle attività nel settore Formazione e Informazione sono progettate
e promosse dal Gruppo Locale per le Attività Didattiche e Divulgative. Questo gruppo
è costituito da ricercatori e tecnologi delle quattro Sezioni romane e si avvale della
collaborazione di personale tecnico per la parte logistica e metodologica. In questi
anni è stato avviato un Servizio di Divulgazione Scientifica dedicato alle scuole di ogni
ordine e grado e agli studenti delle università con indirizzo geofisico, ambientale e di
protezione civile. I ricercatori, i tecnologi e i tecnici coinvolti sono circa 80 l’anno, e
vengono coordinati e supportati dal GdL. Sono stati realizzati supporti multimediali
che il personale può utilizzare per le lezioni e i seminari. Intensa è la produzione
editoriale: sono stati realizzati, con il supporto del Laboratorio di Grafica e Immagini,
opuscoli, libretti, poster, brochure, calendari, CD-Rom, documentari, materiale
disponibile sia per gli insegnanti che per i ragazzi. Il Gruppo ha avviato collaborazioni
con gli autori delle trasmissioni Rai Superquark ed Explora. Il personale delle sedi
romane è spesso coinvolto in mostre e manifestazioni organizzate da gruppi di
Protezione Civile locali, regionali e nazionali, da istituzioni pubbliche e in occasione di
congressi internazionali. Da quattro anni si organizzano eventi per le scuole e il
pubblico in occasione della Settimana della Cultura Scientifica e Tecnologica indetta
dal MIUR. Le prime due edizioni del Festival della Scienza di Genova, 2003-2004,
hanno visto la partecipazione dell’INGV con due mostre interattive sui Terremoti e il
Campo Magnetico Terrestre. Il Gruppo ha aderito dal 2004 alla Committee on
Education of the European Geosciences Union. Per quel che riguarda le attività
museali le Sezioni di Roma gestiscono l’esposizione permanente “Terremoti” presso la
sede di Roma, il nascente Museo di Rocca di Papa, i centri visita di Lipari e Stromboli.
Sono in corso consulenze scientifiche per la realizzazione di percorsi museali (gestiti
da enti locali e regionali) e di documentari scientifici. Dal 2004 è stato istituito l’Ufficio
Stampa, che cura i rapporti con la stampa e i media.
Sezione di Napoli (OV)
L’Osservatorio Vesuviano, il più antico osservatorio vulcanologico del mondo e punto
di riferimento per la ricerca vulcanologia e per l’informazione su questo tema, svolge e
promuove attività formativa e divulgativa, al fine di accrescere nella popolazione la
conoscenza ed il rispetto per il proprio territorio, e delle sue peculiarità. In questo
contesto rientrano tradizionalmente le seguenti iniziative: attività di informazione e
divulgazione presso il Museo situato nella sede storica dell’Osservatorio Vesuviano dal
1990, dove è allestita, la mostra "Vesuvio: 2000 anni di osservazione”, realizzata nel
2000 e visitata ogni anno da più di 13.000 tra studenti e un più vasto pubblico; la
consulenza scientifica per la realizzazione di percorsi espositivi itineranti (Università La
Sapienza Roma, Parco Letterario Vesuvio) e per la realizzazione di spazi espositivi
permanenti (Città della Scienza); la partecipazione a progetti formativi, per docenti,
Associazioni ed Enti; la partecipazione alla realizzazione di filmati e documentari a
carattere divulgativo; la produzione di materiale editoriale divulgativo; la
pubblicazione di informazioni attraverso il sito web (http://www.ov.ingv.it) e la
gestione di un servizio di risposte ai cittadini vie e-mail ([email protected]). Queste
298
attività coinvolgono numerosi tra ricercatori e tecnici, e richiedono l’impiego di
personale esterno a contratto, formato ad hoc per le visite alla sede storica.
Sezione di Catania
Attività divulgative per le scuole elementari, medie e medie superiori nonché per
studenti universitari italiani e stranieri sono state condotte da circa un ventennio
presso la sede storica di P.zza Roma e più recentemente presso il Centro Acquisizione
Dati (CUAD) di Catania, il centro di Nicolosi e l’Osservatorio di Lipari. Queste ultime
due sedi sono in fase di riallestimento, dopo una sostanziale ristrutturazione degli
ambienti già completata. Il personale della Sezione ha inoltre partecipato al
funzionamento dei centri GNV di Vulcano e Stromboli, ed ha allestito spazi espositivi in
convegni internazionali e durante la settimana della cultura del Consiglio Nazionale
delle Ricerche. Ha inoltre attivamente contribuito al progetto EDURISK ed a forme di
divulgazione via web. Ha realizzato corsi di formazione sul rischio sismico per
insegnanti ed ingegneri. Infine, ha in atto collaborazioni sulla divulgazione con la
Protezione Civile e l’Ente Parco dell’Etna.
Sezione di Milano
La Sezione di Milano ha ereditato parte del personale e della tradizionale attività del
Gruppo Nazionale per la Difesa dai Terremoti nel settore della formazione, che si è
espresso fin dai primi anni ’80 attraverso un Gruppo di Lavoro denominato
“Educazione di massa” (coordinato da M. Stucchi, cui si deve la realizzazione del
manuale “Che cosa sono i terremoti e come possiamo difenderci”)) e successivamente
“Educazione e Informazione” (coordinato da D. Postpischl), e si è caratterizzato
principalmente per iniziative formative indirizzate al mondo scolastico. Nel corso degli
anni hanno operato in questo settore, su iniziative di carattere regionale o
multiregionale, tre Unità di Ricerca a Milano, Bologna e Macerata, e per lungo tempo è
stata attiva una collaborazione con l’Istituto Tecnologie Didattiche (ITD-CNR) di
Genova. Questa corposa tradizione è stata rilanciata nel 1999 con la proposizione del
progetto EDURISK, finanziato nel 2002, che ha realizzato tre supporti formativi per la
scuola di base con il contributo di competenze specialistiche, e le ha sperimentate in
tre diverse aree del paese.
Sezione di Palermo
La Sezione di Palermo dell’INGV è una tra le più piccole e, già dalla sua fondazione
come Istituto di Geochimica dei Fluidi del C.N.R., priva di risorse sufficienti a
sviluppare iniziative divulgative. Tuttavia è già attiva da tempo la collaborazione con il
“Centro Operativo GNV ‘Marcello Carapezza’” sull’isola di Vulcano, nell’ambito
dell’attività divulgativa ivi svolta. E’ comunque intenzione della Sezione sviluppare
progetti e collaborazioni con amministrazioni locali e associazioni, volti alla
promozione della conoscenza delle attività della Sezione e dell’Istituto, e
dell’informazione e consapevolezza nei confronti delle Scienze della Terra presso un
più vasto pubblico
Come si può vedere dalle brevi schede che riassumono la tradizione divulgativa di ogni
singola Sezione, la caratterizzazione delle attività svolte in passato è molto varia. Nel
seguito si fornisce un quadro di sintesi tematico, con particolare riferimento alle
attività in corso.
Esposizioni permanenti e musei;
299
Le realtà espositive permanenti e museali consolidate all’interno dell’ente sono
rappresentate principalmente dal percorso museale allestito presso la sede centrale
INGV di Roma. Si tratta delle strutture espositive realizzate per il Festival della
Scienza di Genova: “Terremoti: il segreto della Terra”; il museo dell’Osservatorio
Vesuviano di Napoli (mostra “Vesuvio: 2000 anni di osservazioni” allestita nella
Palazzina Borbonica dell’Osservatorio); i centri espositivi INGV-CT di Nicolosi e Lipari,
in fase di allestimento e i “Centri Visitatori” presso i Centri Operativi GNV di Vulcano e
Stromboli.
Queste strutture catalizzano una intensa attività di visite scolastiche e non solo (il
museo dell’Osservatorio Vesuviano di Napoli è aperto al pubblico anche nei giorni
festivi), che sono supportate anche da attività di formazione. Il crescente successo di
queste attività espositive – testimoniato dalle presenze registrate nel 2003 (5.000
presso la sede di Roma, 13.000 presso la sede di Napoli, 7.000 presso la sede di
Catania) – oltre a richiedere risorse adeguate, soprattutto in termini di disponibilità di
personale, rende indispensabile una loro integrazione come rete museale permanente.
Altre strutture espositive o museali sono in fase di realizzazione. L’Osservatorio
Vesuviano sta seguendo la progettazione di una mostra vulcanologica sui Campi
Flegrei, presso il Museo Archeologico dei Campi Flegrei (Castello Aragonese di Baia),
di un Museo Vulcanologico nell’isola d’Ischia (in collaborazione con l’Osservatorio
Geodinamico di Casamicciola) e ha attivato un protocollo d’intesa per la consulenza
alla realizzazione dei nuovi spazi espositivi permanenti di Città della Scienza, per il
quale l'OV è responsabile dell'informazione sul tema del rischio vulcanico. La Sezione
di Roma 1 ha avviato un progetto per la realizzazione di un museo-osservatorio nella
sede storica di Rocca di Papa e fornisce consulenza scientifica per la progettazione di
un Museo del Terremoto (Avezzano); personale delle Sezioni CNT e MI è consulente
per un analogo allestimento a Montefalcone Appennino (AP).
Esposizioni temporanee, manifestazioni
In occasione del Festival della Scienza di Genova del 2003 è stata realizzata la mostra
interattiva “Terremoti: il segreto della Terra”; nella successiva edizione del 2004 è
stato realizzato un ulteriore percorso denominato “Attrazione fatale”. Queste strutture
espositive rappresentano un primo nucleo di museo geofisico itinerante. Insieme a
queste realizzazioni, l’Istituto sta razionalizzando e consolidando la propria
partecipazione ad eventi (congressi, manifestazioni, piccole esposizioni) attraverso la
realizzazione di materiali per esposizioni temporanee, che di volta in volta possono
essere adattate e integrate a seconda di esigenze particolari. Questo lavoro è
usualmente gestito dalla sede centrale, e localmente dalle Sezioni di Napoli e Catania.
Il GeoExpo al 32mo International Geological Congress, (Firenze 20-28 agosto 2004) è
stata la prima occasione di una partecipazione nazionale dell’INGV, attraverso un
gruppo di lavoro ad hoc che ha realizzato uno spazio espositivo sulle attività dell’INGV.
Esperienze di questo tipo hanno insegnato che è necessario che le energie e le risorse
siano pianificate, non solo per esigenze economiche, ma soprattutto per migliorare la
qualità e rappresentatività dei materiali esposti. Ogni anno l’INGV aderisce alla
Settimana della Cultura Scientifica e Tecnologica indetta dal MIUR, organizzando
eventi per le scuole e il grande pubblico. A molte di queste attività collabora anche la
Biblioteca Centrale (SF19).
Attività formative e iniziative editoriali per la scuola e le amministrazioni;
Esperienze di formazione scolastica sono state avviate dalle Sezioni INGV di Roma,
Napoli e Catania e da un progetto biennale GNDT cui partecipano ricercatori delle
Sezioni INGV di Milano, Catania e Roma.
Le Sezioni INGV di Roma, Napoli e Catania sono da anni impegnate nel servizio di
accoglienza per le scuole: le visite guidate alle strutture dell’Ente e le attività
formative ad esse collegate sono realtà ormai consolidata, che ha incontrato un
300
notevole interesse, incrementatosi nel corso del tempo. Nell’ambito di queste attività
sono stati realizzati o sono in fase di progettazione alcuni prodotti multimediali, che
saranno messi a disposizione delle scuole: un CD-Rom a carattere storico-scientifico,
che raccoglie testimonianze iconografiche e letterarie sulle eruzioni vesuviane
(attualmente in preparazione all'Osservatorio Vesuviano) e un CD-Rom "Un viaggio
attraverso la Terra", realizzato dalla sede di Roma, oltre ad opuscoli informativi,
brochures e gadget.
Il progetto biennale GNDT EDURISK ha realizzato, in collaborazione con uno staff
specializzato nella progettazione educativa, tre sussidi didattici per tre diverse fasce di
età, dai 4 ai 15 anni. Tali strumenti formativi sono stati utilizzati sperimentalmente
nell'anno scolastico 2003-2004 in 14 Istituti Comprensivi in Friuli Venezia-Giulia,
Emilia Romagna e Calabria, coinvolgendo 185 insegnanti e 2.367 alunni delle scuole
dell’infanzia, elementare e media. La sperimentazione, preceduta da corsi di
formazione per gli insegnanti e assistita da un server web dedicato per la formazione
a distanza (www.edurisk.it), ha consentito una accurata valutazione dell’efficacia
formativa dell’esperienza e la realizzazione di un volume di percorsi didattici per gli
insegnanti. Il lavoro è esteso nell’anno scolastico 2004-2005 a circa 300 insegnanti e
4000 alunni, dalla scuola dell’Infanzia alla scuola Secondaria.
Attività formative e informative generali (web, stampa, tv, ecc.)
Quasi tutte le Sezioni dell’Istituto svolgono, in modo organico o per iniziativa di singoli
ricercatori, attività di formazione per amministrazioni locali o altri soggetti, per finalità
e su tematiche molto varie. Le principali sono rappresentate da: - corsi di formazione
per tecnici di amministrazioni locali (ingegneri, architetti e geometri) sul tema della
valutazione dell’agibilità post sismica e della vulnerabilità, mediante la predisposizione
di strumenti didattici informatici; - corsi di formazione per volontariato organizzato di
protezione civile; - corsi di formazione per strutture di Protezione Civile (Vigli del
fuoco), di Disaster Manager, ecc.; - attività svolta nell'ambito della Commissione per
l'aggiornamento dei piani di emergenza per l'area vesuviana e flegrea, nel settore
"Informazione ed Educazione"; analoghe funzioni di consulenza per i piani regionali e
provinciali di protezione civile, e per esercitazioni nazionali o regionali.
Un tema importante è quello del rapporto con i media. Il GdL SF20 ritiene di non
dover entrare nel merito dei rapporti con i media in situazione di emergenza, pur
segnalando l’opportunità che questo problema sia regolamentato con chiarezza,
definendo bene che cosa è un’emergenza e quali ne sono i limiti (SF22). Ciò premesso
si sottolinea l’importanza di una stretta ed efficace collaborazione con l’Ufficio Stampa
al fine di progettare, pianificare e realizzare interventi ad hoc di divulgazione
scientifica, che abbracci tutti gli ambiti di competenza dell’INGV, al fine di aumentare
l’attenzione del grande pubblico per queste tematiche. La scarsa attitudine dei
ricercatori a confrontarsi con i colleghi quando si verifica l’opportunità di utilizzare sedi
di comunicazioni importanti (programmi televisivi quali Quark, Geo & Geo, Explora,
ecc.) deve essere superata. L’istituzione di un Ufficio Stampa è certamente
un’occasione di razionalizzazione e di pianificazione importante, che va sfruttata in
termini propositivi sia per una disseminazione organica dei risultati scientifici delle
ricerche realizzate all’interno dell’Istituto, sia per sviluppare progetti di informazione
non condizionati dalla effimera pressione indotta dalle circostanze.
Un ruolo di importanza capitale nelle strategie di comunicazione dell’Istituto viene
svolto dal web, a cui è preposto il TTC21; sia il web istituzionale che alcuni web di
Sezione (in particolare Catania e Napoli) rendono attualmente disponibili via web
materiali che hanno caratteristiche di informazione e/o formazione generale, funzione
ben distinta quindi dalla disseminazione di dati scientifici destinati principalmente al
mondo della ricerca o alle istituzioni. In un caso un progetto di formazione è sostenuto
da un web dedicato (www.edurisk.it). Il GdL SF20 ritiene che l’uso del web per finalità
301
divulgative debba essere riconsiderato e potenziato all’interno di una progettualità
complessiva, in stretto accordo con il TTC21.
302
Proposte di iniziative coordinate da svilupparsi nel biennio 2005-2006,
con maggior dettaglio per il 2005
Lo stato dell’arte mostra una grande eterogeneità nelle iniziative in corso in questo
settore. Obbiettivo centrale del TTC deve essere quello di arrivare progressivamente a
una pianificazione nazionale, condivisa fra le varie Sezioni, delle attività nel settore
Formazione e Informazione, pur salvaguardando storia e caratteristiche delle singole
iniziative.
Il GdL SF20 ritiene di dover rispettare le singole esperienze attivate nelle Sezioni e
che hanno una loro specifica esperienza e tradizione, che risponde a esigenze che si
sono manifestate all’interno di ogni specifico contesto; tuttavia ritiene che sia
doveroso avviare un processo di razionalizzazione e di progettualità condivisa nel
settore, all’interno delle singole Sezioni e fra le Sezioni. Le attività di Formazione e
Informazione, pur rispettabili e dignitose, non possono più essere frutto di iniziativa di
singoli ricercatori, ma devono essere espressione dell’ente e pianificate
complessivamente, definendo obbiettivi, strumenti, contenuti, contributi, ecc. Devono
diventare, insomma, una attività dell’Istituto; ogni singola iniziativa che sfugga a
questa progettualità condivisa deve essere considerata iniziativa del singolo
ricercatore, che non rappresenta in questo l’Istituto.
1 - Obbiettivi generali
L’obbiettivo principale dell’attività di questo TTC nel biennio 2005-2006 è quello di
avviare un processo di integrazione e coordinamento condiviso delle iniziative di tutte
le Sezioni nel settore della Formazione e Informazione e di un loro sviluppo
pianificato.
Per avviare concretamente questo processo, che si prevede lento e faticoso, il GdL
SF20 ritiene di dover partire da due obbiettivi intermedi principali:
a: censimento analitico (parzialmente avviato con questo studio di fattibilità) di tutte
le esperienze recenti realizzate dalle diverse componenti dell’Istituto, con particolare
attenzione ai prodotti formativi e informativi realizzati (libri, opuscoli, brochures,
video, CD-Rom, ecc.) e loro valutazione critica, allo scopo di individuare esperienze
e materiali valorizzabili o aggiornabili per iniziative di più ampio respiro, estese ad
un livello nazionale;
b: individuazione di alcuni progetti di carattere nazionale e prioritari nei diversi settori,
nei quali investire una parte significativa delle risorse dell’Istituto (umane ed
economiche), attraverso i quali migliorare l’integrazione delle esperienze disponibili
nelle Sezioni.
2 - Principali iniziative per il biennio 2005-2006
Rete museale
Come evidenziato dallo stato dell’arte, l’Istituto dispone di alcuni spazi museali già
attivi, si sta dotando di ulteriori strutture espositive permanenti, e offre all’esterno
competenze specifiche per la realizzazione di ulteriori spazi espositivi permanenti.
Queste realtà e quelle in corso di realizzazione rendono possibile l’ipotesi di
costituzione di una Rete Museale dell’INGV, che come tale si deve ripensare e
303
riorganizzare (con il contributo di tutte le Sezioni interessate), e che merita di essere
adeguatamente valorizzata. Questa riorganizzazione richiede, però, competenze
professionali che non sono attualmente disponibili all’interno dell’Istituto; il GdL SF20
ritiene quindi di proporre, per il 2005, uno specifico studio di fattibilità per
l’organizzazione della Rete Museale INGV, mediante il ricorso a una competenza di
progettazione specifica, da individuare esternamente.
Visite scolastiche
L’offerta del servizio di visite per le scuole da parte delle Sezioni di Catania, Napoli e
Roma si differenzia in modo significativo per ragioni di tipo storico e strutturale. Nel
corso del 2005, considerando che questo tipo di attività è già in corso secondo
calendari e scelte operative predefinite, sarà messo a punto un progetto di
razionalizzazione dell’offerta complessiva dell’Istituto, con l’obbiettivo da una parte di
rendere omogenea e migliorare l’offerta formativa (attraverso, ad es., la
predisposizione di materiali comuni per le scuole, a partire dal patrimonio disponibile),
dall’altra di differenziare l’offerta di contenuti, privilegiando scelte di medio e lungo
termine legate a progetti formativi di più ampio respiro. Le visite scolastiche
dovrebbero, quindi, trasformarsi da “un servizio a sportello” (cui peraltro l’Istituto non
è in grado di rispondere efficacemente, considerata l’enorme quantità di richieste), a
uno strumento di comunicazione basato su proposte tematiche, formulate dall’Istituto
e dalle sue Sezioni, alla comunità civile.
Questo tipo di pianificazione sarà reso operativo a partire dall’anno scolastico 20052006.
Offerta formativa per le scuole
Si prevede la proposizione di un progetto di carattere nazionale per la predisposizione
di percorsi formativi specifici per i diversi livelli scolastici su varie tematiche
geofisiche. L’esperienza maturata con il progetto EDURISK rappresenta un formidabile
punto di partenza per formulare un progetto di questo tipo. Si prevede il
coinvolgimento di tutte le Sezioni INGV, l’estensione del progetto EDURISK ad altre
aree strategiche (prioritariamente Sicilia e Campania), la predisposizione di percorsi
formativi specifici per la Scuola Secondaria di secondo grado e l’approfondimento
dell’offerta formativa per gli insegnanti (nuove tematiche e approfondimento delle
competenze disciplinari), utilizzando l’ampio spettro di competenze presenti
nell’Istituto.
Tale progetto verrà avviato nei primi mesi del 2005, per renderne possibile la
realizzazione già dall’anno scolastico 2005-2006. Questo progetto, insieme ad altre
iniziative opportunamente selezionate, sarà sottoposto all’attenzione dei C.S.A.
regionali e del MIUR per arrivare entro breve tempo al riconoscimento formale
dell’INGV come ente di formazione (vedi più avanti).
Le iniziative editoriali saranno strettamente legate ai progetti che verranno avviati per
le scuole e la società civile e verranno progettate con la collaborazione del Laboratorio
di Grafica e Immagini inserito nel TTC 21. Questo aspetto è stato definito d’intesa con
il TTC 21.
Pagina Web
Il GdL SF20 ritiene che sia indispensabile che la Home Page INGV abbia una sezione
immediatamente visibile e accessibile, di carattere istituzionale e quindi nazionale,
interamente dedicata all’Outreach, con particolare attenzione alla fornitura di
strumenti formativi per le scuole (sul modello delle sezioni K-12 dei principali Istituti
di ricerca internazionali). Nel 2005 sarà progettata e realizzata questa sezione del
Web, d’intesa con il TTC 21 con il quale il problema è stato istruito congiuntamente, a
partire da uno specifico studio di fattibilità realizzato nei primi mesi del 2005, che
dovrà definire obbiettivi, esigenze, contenuti e caratteristiche ‘editoriali’ del web.
304
3 - Iniziative coordinate per il 2005
Numerose attività di questo settore hanno tempi di programmazione che divergono
dalla pianificazione annuale: le attività per le scuole sono necessariamente già in
corso, frutto di una programmazione definita da alcuni mesi; alcuni appuntamenti
(Settimana della Cultura Scientifica e Tecnologica, Festival della Scienza) sono già in
calendario; collaborazioni e consulenze sono state definite da tempo. L’attività per il
2005, quindi, sarà finalizzata principalmente ad ottimizzare le risorse, a consolidare la
collaborazione fra le Sezioni e ad avviare alcuni progetti comuni.
Le principali iniziative comuni, sulle quali si ritiene di concentrare le energie e le
risorse sono:
a.
Costituzione di un centro di documentazione sulla divulgazione scientifica
nelle settore delle Scienze della Terra, della Geofisica e dei Rischi Naturali, a
partire dal censimento, valutazione e valorizzazione di tutta la documentazione
prodotta negli ultimi anni dalle varie componenti confluite nell’INGV. Obbiettivo di
questo lavoro è far emergere il patrimonio di esperienze sviluppate nel corso degli
anni e valorizzare le realizzazioni più significative. Questo lavoro sarà completato
nel 2005.
b.
Predisposizione di un progetto di formazione per la scuola dell’obbligo (dalla
Scuola per l’Infanzia alla Scuola Secondaria), sviluppando l’esperienza realizzata
negli anni 2002-2004 con il progetto EDURISK, estendendo il lavoro ad altre realtà
territoriali (Campania, Sicilia, Toscana, Marche), sviluppando un progetto didattico
su altre tematiche (geofisica, vulcanologia e rischi naturali), e perfezionando
l’offerta formativa per la Scuola Secondaria.
c.
Settimana della Cultura Scientifica e Tecnologica (14-20 marzo 2005): il
MIUR richiede esplicitamente un contributo significativo dell’INGV alla Settimana,
con iniziative che possano stimolare l’interesse dei giovani verso tematiche
scientifiche di attualità e di ampio respiro. Pertanto ci si propone di ideare e
realizzare un progetto coordinato e integrato fra le Sezioni e le sedi (CT, NA, RM,
PI, BO, MI) che permetta una migliore conoscenza dei vari settori delle Scienze
della Terra e della Geofisica e una maggiore consapevolezza dei rischi naturali cui
siamo esposti. La vicinanza della scadenza richiede un grande sforzo organizzativo,
pur potendo contare su esperienze, apparati e materiali in parte già disponibili.
d.
Festival della Scienza (Genova, ottobre-novembre 2005): dopo le passate
edizioni che hanno visto il solo contributo delle Sezioni di Roma, si ipotizza di
avviare una progettazione che coinvolga anche le altre Sezioni sia in termini di
competenze, che in termini di personale impegnato. Una delle ipotesi più plausibili
è quella di estendere ulteriormente l’allestimento, includendo una parte relativa ai
vulcani.
e.
Visite scolastiche: fermo restando l’impossibilità di intervenire
significativamente nell’attività 2004-2005 già avviata in tutte le sedi, ci
proponiamo di studiare alcuni moduli organizzativi che possano migliorare l’offerta
formativa per le scuole nelle diverse sedi (includendo quelle più periferiche) e
soprattutto di predisporre alcuni supporti didattici comuni, pur rispettando le
caratteristiche peculiari e le esperienze di ciascuna Sezione (o sede).
305
f.
Realizzazione degli studi di fattibilità, citati sopra, per la realizzazione di una
pagina web dedicata a Formazione e Informazione e per la progettazione di una
Rete Museale INGV.
g.
Studio coordinato di strategie comunicative e strumenti formativi, per diversi
target di riferimento, sui vulcani attivi italiani, a partire dal confronto fra le
esperienze realizzate in contesti diversi (principalmente Etna e Vesuvio).
Nel corso del 2005, inoltre, saranno espletate le pratiche per ottenere dal MIUR il
riconoscimento per l’INGV quale Ente di Formazione, e saranno allo stesso tempo
formalizzati i rapporti con i Centri Servizi Amministrativi regionali (ex Provveditorati),
per qualificare al meglio le attività che presso le diverse Sedi assumono una rilevanza
regionale.
Sarà inoltre esplorata l’opportunità di proporre al MIUR un protocollo d’intesa (sul
modello INFM), per qualificare al meglio i servizi formativi che l’Istituto offre alla
collettività.
4 - Problemi organizzativi ed esigenze particolari
L’attività di ricercatori, tecnologi e tecnici in questo delicato settore, al di là delle
dichiarazioni di principio, fino ad oggi non è stato adeguatamente riconosciuto
dall’Istituto nel suo complesso, pur essendo abbastanza condivisa la consapevolezza
in linea di principio della sua rilevanza sia come servizio nei confronti della società
civile, sia in termini di immagine. Se le attività in questo settore sono formalmente
riconosciute e organizzate nelle Sezioni con una tradizione consolidata (Napoli,
Catania), in altre Sezioni faticano a trovare uno spazio operativo adeguato, in quanto
sono viste come attività che sottraggono risorse (tempo e personale) impegnate in
attività considerate più importanti.
Allo stesso tempo, forti investimenti di tempo lavoro in questo settore – seppure
formalmente richiesti da impegni assunti con soggetti esterni o da iniziative promosse
dalla Presidenza – non hanno un riconoscimento adeguato fra le attività sostenute
dall’Istituto.
Analogamente critico si presenta il problema del finanziamento delle iniziative in
questo settore, che attualmente viene affrontato nei modi più disparati, senza alcuna
pianificazione complessiva: fondi istituzionali (su capitoli diversi), piccoli finanziamenti
da amministrazioni locali, finanziamenti MIUR, progetti esterni, progetti UE, ecc.; il
tutto però senza una pianificazione che consenta di contare su risorse adeguate e
definite in partenza, per una soddisfacente programmazione.
Il GdL SF20 ritiene sia giunto il momento che l’Istituto riconosca in modo chiaro la
rilevanza strategia, istituzionale e nazionale delle attività in questo settore – se
opportunamente pianificate su scala nazionale – garantendo un adeguato
finanziamento istituzionale che consenta iniziative non sporadiche, ma di largo respiro,
che potranno essere integrate da convenzioni e progetti esterni.
Infine, il GdL SF20, dopo aver esplorato diverse soluzioni organizzative interne, utili a
garantire il perseguimento degli obbiettivi di integrazione e pianificazione nazionale
delle iniziative nel settore, propone che il TTC sia considerato come un Gruppo di
Lavoro Nazionale permanente, che eserciti la funzione di indirizzamento scientifico e
coordinamento organizzativo delle attività nel settore: l’estrema varietà delle
esperienze presenti nelle Sezioni, la complessa articolazione delle modalità in cui
queste attività si realizzano, richiedono il contributo di più competenze e una visione
306
di insieme che solo un Gruppo di Lavoro efficiente e formalmente riconosciuto può
garantire.
307
Tabella con personale disponibile (mesi/persona) per il 2005
Le tabelle che seguono sono necessariamente indicative, in quanto il
dimensionamento dell’effettivo impegno richiesto ai singoli operatori è condizionato
sensibilmente dalle iniziative che verranno realmente attivate, e in particolare da
quelle più onerose dal punto di vista organizzativo (allestimenti temporanei,
Settimana della Cultura Scientifica e Tecnologica, Festival della Scienza, progetti
nazionali, ecc..). Nelle tabelle è incluso al momento solo il personale che dedica a
questa attività una frazione significativa o predefinita (e quindi quantificabile al
momento) del proprio tempo lavoro.
Sezione di NAPOLI (OV)
Gruppo per la divulgazione scientifica
Settore mostre e museo
Settore didattica e informazione
Settore editoria
Responsabile
Gianni Macedonio
Magda De Lucia
Rosella Nave
Sandro de Vita
Giuliana Alessio
Stefano Caliro
Elena Cubellis
Gianfilippo DeAstis
Valeria De Paola
Mauro Di Vito
Germana Gaudiosi
Giovanni Orsi
Fabio Sansivero
Roberto Isaia
Aldo Maturano
Mino Milano
Rosa Nappi
Franco Obbrizzo
Giovanni Ricciardi
Valeria Siniscalchi
Flora Giudicepietro
Patrizia Ricciolino
1
1
1
1
0,5
2
1
1
2
m/u
1
10
9
2
2
1
1
1
1
2
1
1
1
Sezione di CATANIA
Amantia Alfio
Andronico Daniele
Azzaro Raffaele
Barone Massimiliano
Bonforte Alessandro
Branca Stefano
Burton Mike
Caltabiano Tommaso
Cascone Massimiliano
Corsaro Rosa Anna
D'Agostino Marcello
D'Amico Salvatore
Falsaperla Susanna
1
1
2
1
4
3
2
1
4
1
3
1
3
Gambino Salvatore
La Via Mariano
Mangiagli Salvatore
Neri Marco
Piccione Caterina
Platania Pier Raffaele
Privitera Eugenio
Pruiti Lucia
Rapisarda Salvatore
Reitano Danilo
Spampinato Salvatore
Velardita Rosanna
m/u
1
1
1
3
10
1
1
10
1
3
2
3
Sezione di PALERMO
Francesca Leone
0,5
Salvatore Giammanco
m/u
1
Sezione di MILANO
Romano Camassi
Viviana Castelli
Carlo Meletti
6
4
1
Vera Pessina
Emanuela Ercolani
Filippo Bernardini
m/u
2
1
1
308
Sezioni di ROMA
Responsabile
Gruppo Locale di Indirizzo per le Concetta Nostro (CNT)
Attività Divulgative e Didattiche
Pierfrancesco Burrato (RM1)
1
Frepoli Alberto (CNT)
Paolo Casale (CNT)
1
Salvatore
Stramondo
(CNT)
Giovanna Cultrera (RM1)
1
Andrea Tertulliani (RM1)
Ciaccio Maria Grazia (RM1)
1
Aldo Winkler (RM2)
Piergiorgio Scarlato (RM1)
1
Alfonsi Lucilla (RM2)
m/u
9
Sezione di ROMA 1
Baroux Emmanuel
Gasparini Calvino
Cucci Luigi
Azzara Riccardo
Zolesi Bruno
2
3
0,5
1
0,5
Piersanti Antonio
Carapezza Maria Luisa
Braun Thomas
Piccinini Davide
Romano Vincenzo
m/u
0,5
2
1
1
1
Sezione di ROMA 2
Meloni Antonio
0,5
Macrì Patrizia
m/u
1
Badiali Lucio
Bono Andrea
Vallocchia Massimiliano
Anzidei Marco
m/u
0,5
0,5
0,5
0,5
Di Felice Fabio
Lanza Tiziana
m/u
0,5
9
Sezione CNT
Castellano Corrado
Doumaz Fawzi
Piscini Alessandro
Pignone Maurizio
Esposito Alessandra
9
0,5
0,5
1
0,5
Sezione Amministrazione Centrale
Marsili Antonella
12
La Longa Federica
12
Topazio Sonia
12
1
0,5
1
1
1
309
310
SF21 “Editoria e Web”
Responsabili: A.Amato, D.Pantosti e G.Rubbia
311
312
1. Stato dell’arte delle iniziative in corso nell’ente
Sistema web INGV
Premessa. Il sistema di comunicazione costituito dai siti Internet rappresenta oggi un
elemento fondamentale della vita di una struttura di ricerca aperta ed efficiente.
Le iniziative nel corso dello scorso triennio hanno portato alla pubblicazione su
Internet di informazioni riguardanti l’organizzazione, il funzionamento, l’attività e i
prodotti dell’ente, mediante un’architettura che ha rispecchiato i percorsi di
costituzione dell’ente stesso. Il sistema web INGV comprende infatti oggi i siti delle
sezioni, dei gruppi, siti tematici dedicati a progetti di ricerca e attività di monitoraggio,
siti di sedi periferiche, in forma embrionale, e il sito di istituto www.ingv.it, che in
parte li raccorda.
L’ideazione della nuova home page e del sito di istituto risale al 2001, con la nascita
del nuovo ente. Allora venne creato un Gruppo di Lavoro Nazionale WEB (v. delibera
del 13/4/2001 prot. 831) che ne curava lo sviluppo, con il supporto operativo del
Laboratorio Grafica e Immagini (AC) e da personale incaricato dai direttori.
Inizialmente la “pagina web INGV” rappresentava solo un mezzo di accesso alle
pagine delle diverse sezioni territoriali. Con il tempo la quantità di informazioni a cui si
accede dalla home page è aumentato seguendo le esigenze delle varie sezioni e degli
utilizzatori. La crescita del sito è avvenuta però in modo anomalo, attraverso un
adeguamento continuo, non partendo da una progettazione specifica iniziale e in
assenza di un piano di comunicazione organico. Parte dell’informazione si presenta
oggi obsoleta rispetto alla realtà organizzativa dell’ente, e in particolare è sentita la
necessità di un indirizzamento ai temi di attività di cui i TTC approvati o in fase di
definizione rappresentano una parte. Inoltre, in occasione di emergenze sismiche e
vulcaniche, pagine speciali sul sito di istituto e sui siti di sezione hanno consentito la
diffusione di comunicati ed elaborati sulla lettura dell’evento; non esiste tuttavia
attualmente un sistema di reperibilità per l’aggiornamento delle informazioni in
emergenza, né un protocollo articolato di informazione. Le pagine aggiornabili
automaticamente dalle sale operative sono limitate a poche informazioni di base.
Organizzazione e contenuti. Le sezioni nella maggior parte si sono dotate di
un’organizzazione per cui chi ha competenze redazionali e di programmazione
s’interfaccia con i referenti delle Unità Funzionali per la definizione dei contenuti e
conseguentemente per la loro realizzazione, ad es. NA-OV, CT, MI. Le sezioni di Roma
hanno operato in passato con un unico gruppo d’indirizzo (GLI-WEB v. delibera del
Presidente del 24/01) e con il supporto del gruppo operativo (GOR v. ods n. 644 del
24/03/2000) che hanno curato lo sviluppo e il maintenance di un unico sito ad
“immagine coordinata”. All’inizio del 2004 è stata proposta la riorganizzazione dei siti
delle sezioni di RM1, RM2, AC e CNT in modo coerente ma indipendente; da allora
ognuna di queste sezioni, con velocità diversa, ha iniziato a progettare il nuovo sito;
l’aggiornamento di homepage e parti del sito di istituto è stato sospeso a quella data,
anche in vista di una ristrutturazione sia dell’architettura informativa sia della grafica
e della navigazione, per la quale è già in essere una collaborazione con una ditta.
Il sito di istituto presenta attualmente, con un diverso grado di aggiornamento e in
alcuni casi di obsolescenza, informazioni su organizzazione, attività, prodotti, risorse,
attività sismica e vulcanica, raggiungibili attraverso le voci: Norme, organi,
programmazione, attività; Opportunità di lavoro; Avvisi e bandi di gara, In primo
piano, Comunicati stampa, Convegni e seminari, Banche dati, Elaborazioni e mappe,
Biblioteca, Eventi sismici recenti, Situazione attuale dei vulcani in Italia.
Un insieme di pagine intese con funzionalità di raccordo verso realtà locali e
l’informazione prodotta nella rete INGV. L’homepage indirizza ai siti istituzionali delle
sezioni e dei gruppi; la versione inglese del sito include la sola homepage.
313
I siti di sezione offrono informazioni riguardanti l’organizzazione e il funzionamento
locale. Le sezioni inoltre gestiscono siti dedicati a particolari progetti e attività, quali
ad esempio, per citarne alcuni: emidius.mi.ingv.it, legato alle attività di Key Nodal
Member CSEM per la sismicità di lungo periodo, cataloghi parametrici e banche dati
macrosismiche; sismos.ingv.it, archivio dei sismogrammi storici del progetto SISMOS,
waves.ingv.it, archivio delle forme d'onda digitali della Rete Sismica Nazionale,
mednet.ingv.it, con i sismogrammi e le elaborazioni della rete MedNet, eskimo.ingv.it,
per il monitoraggio in alta atmosfera; zonesismiche.mi.ingv.it, per la redazione della
nuova mappa di pericolosità sismica, ipf.ov.ingv.it, GIS sismotettonico della regione
Campania, ….
Le sezioni pubblicano informazione a diversi livelli di dettaglio e di specializzazione
sull’attività sismica e vulcanica e su eventi particolari, come ad esempio, lettura del
terremoto nel quadro della sismicità dell’area - sismicità da catalogo, massime
intensità osservate, classificazione sismica (MI), rilievo macrosismico, comunicati sullo
stato dei vulcani (CT), analisi in tempo reale dei dati della rete sismica a larga banda
per il monitoraggio di Stromboli (OV), ….
Servizi di comunicazione con il pubblico. Il sito ha attivato un servizio di invio quesiti
su diversi argomenti via mail; alcuni servizi analoghi (MI, Na-OV) sono a cura delle
sezioni, alcuni dei quali in corso di ristrutturazione in database per storicizzare quesiti
e risposte. Non sono attualmente presenti forum (es. Forum sulla Riforma Moratti,
2003) o newsletter.
Intranet e informazioni ad accesso riservato. Sono presenti diverse Intranet per
informazioni di utilità locale oppure per dati riservati. Ad esempio: servizi utili per i
dipendenti quali l'accesso ai tabulati delle presenze, ai prospetti dei turni o alle riviste
scientifiche on line (Na-OV); documenti all’albo, modulistica, note tecniche di utilità
per servizi informatici, elenco riviste (MI); modulistica, software, forum, (RM1,
intraset.int.ingv.it), attività di Sala Sismica, con link alle varie banche dati (o files) dei
dati delle reti (CNT, webapp.int.ingv.it) informazioni utili al personale in turno H24,
segnali sismici in tempo reale, streaming video (CT), dati degli osservatori
geomagnetici (RM2, ambient.int.ingv.it).
Una necessità comune invece a tutto l’ente è quella di condividere documenti di
organizzazione e funzionamento interni come ad es. calendario delle riunioni del CD e
degli altri organi, gli odg e i verbali, … Attualmente è disponibile una Intranet per tutto
l’istituto, predisposta per odg, verbali e documenti del collegio d’Istituto, consultabile
via web solamente da indirizzi IP INGV; questa Intranet potrebbe essere estesa anche
ad altri documenti di utilità INGV (decreti, …).
Monitoraggio e analisi dell'utilizzo del web. Per il sito d’istituto è installato un software
per il monitoraggio degli accessi; l’attività di analisi, tuttavia, non avviene
sistematicamente.
Editoria
La produzione editoriale comprende le Collane: Monografie Istituzionali INGV,
Quaderni di Geofisica, Rapporti Tecnici INGV, Atti e Proceedings, Monografie; Rapporti
di progetto, Brochures, Pannelli, Geopagine a supporto di attività didattiche, di
visibilità delle attività istituzionali in occasione di mostre e attività museali.
In particolare la collana delle Monografie Istituzionali INGV è stata avviata nel 2002
per migliorare la leggibilità e la fruibilità dei principali documenti programmatici
dell'ente, inserendoli in una collana caratterizzata da una grafica standardizzata e di
facile lettura. Ogni anno vengono elaborate due monografie, rispettivamente come
consuntivo delle attività dell'anno precedente (Rapporto sull'Attività...) e come
314
progetto di sviluppo per gli anni successivi (Progetto Esecutivo...). Rapporti e progetti
sono atti obbligatori dell’ente; entrambi contengono una bibliografia aggiornata delle
pubblicazioni dell’ente, per il quale va previsto un meccanismo di raccolta e
armonizzazione. RM1 e AC, coinvolte nella loro stesura e redazione manifestano le
necessità di una maggiore pianificazione, coinvolgimento di personale specializzato, e
di una maggior impegno da parte delle sezioni nel produrre materiali nel formato
richiesto.
I Quaderni di Geofisica, con codice ISSN, raccolgono lavori di ricercatori nei settori di
interesse dell’ente vengono stampati in 50 copie e resi disponibili on line come file pdf.
Ne sono stati pubblicati 5 nel 2003, 4 nel 2004 e sottomessi 5. Un Quaderno viene
prodotto in 3-4 mesi o più al crescere della sua consistenza. I costi di stampa sono in
funzione del colore e del numero di pagine. CT, RM2 sono tra le sezioni più produttive
nell'ambito di questa collana.
I Rapporti Tecnici INGV comprendono lavori riguardanti applicazioni interessanti e utili
per le attività dell’istituto ma senza il contenuto scientifico necessario per la loro
pubblicazione sui Quaderni. Utilizzati in percentuale diversa dalle sezioni, sono stati
pubblicati 9 Rapporti nel 2003, 5 nel 2004, e 11 sono sottomessi.
E' stata predisposta un'applicazione web per le “riunioni virtuali” del comitato
editoriale di Quaderni e Rapporti, con sottomissione dei lavori e discussione on line
nella fase di referaggio. Il comitato (Console, Bianchi, Scalera, De Franceschi,
Sagnotti) è dimissionario; aveva suggerito l’estensione a una più vasta gamma di
competenze come per es. vulcanologia, climatologia, geochimica, geodesia,
petrologia, telerilevamento, e l'ampliamento del personale dedicato alla preparazione
(editing) e all’impaginazione dei manoscritti da inviare alla stampa.
L'attività editoriale varia nelle sezioni; è in parte gestita autonomamente (ad es. PA,
in parte CT e NA-OV), e in parte si avvale del supporto del Laboratorio Grafica e
Immagini di AC.
Sono presenti anche Rapporti Tecnici a cura delle sezioni, come ad es. Rapporti
Tecnici INGV-MI, Rapporti Tecnici INGV-CT, Previsioni Ionosferiche (RM2), e Open File
Reports (Na-OV); Monografie, Atti, Proceedings, Brochures in occasione di Convegni e
Workshop. Vengono inoltre realizzati poster, video di eventi istituzionali e scientifici,
interviste, CD-ROM, DVD, con le modalità sopracitate.
Questi prodotti costituiscono l’output e/o danno supporto alla visibilità di diversi
progetti e attività.
Per le attività editoriali si sottolinea l’importanza di una veste grafica coordinata, di un
maggiore coordinamento e disponibilità del personale delle sezioni, per evitare il
sovraccarico del Laboratorio Grafica e Immagini di AC, e di formazione e
aggiornamento costante del personale dedicato.
Per quanto esposto più sopra, questo TTC si prefigge i seguenti obiettivi:
1) migliorare l’organizzazione e lo sviluppo del sito INGV, a regime e in
emergenza: www.ingv.it deve poter evolvere in un portale in cui siano
potenziate le modalità di accesso alla realtà organizzativa e alle attività di
ricerca e monitoraggio, verso l'utenza interna e esterna, sia essa occasionale o
specializzata;
2) rilanciare e curare l’editoria dell’ente.
Introduzione. Considerando che per Editoria si devono intendere tutte quelle forme e
prodotti editoriali con cui l’Ente si presenta o sviluppa i suoi contatti all’esterno, si
ritiene che sia necessario innanzitutto un coordinamento formalizzato tra questo SF
con rappresentanti degli SF 19 “Biblioteca” e SF 20 “Formazione e Informazione”. Nel
315
caso dell’SF 19, questo si ritiene necessario in quanto le biblioteche dell’Ente si
occupano della diffusione del prodotto editoriale e al tempo stesso racchiudono le
competenze per contribuire in modo importante anche alla fase di pianificazione e
progettuale per la definizione del tipo di presentazione più adatta alle caratteristiche
dell’Ente in ambiti diversi. Per quanto riguarda l’SF 20, il coordinamento si ritiene
necessario in quanto questo SF si occupa dell’editoria e della presentazione dell’Ente
volta alle scolaresche ed al grande pubblico, che seppur non curata dal SF21 deve
godere della massima diffusione e integrazione con gli altri SF.
Pertanto si propone la creazione di un Coordinamento Editoriale INGV, trasversale
all’Ente in cui si svolga una pianificazione comune, venga data massima diffusione
delle varie iniziative dei vari SF coinvolti e si crei l’ovvio dialogo per la diffusione via
web di tutte le forme editoriali.
Questo Coordinamento potrebbe essere così composto:
COORDINAMENTO
EDITORIALE
INGV
rappresentante
SF19
diffusione prodotti
editoriali INGV
rappresentante
SF20
per editoria,
scuole e grande
pubblico
rappresentante
SF21
Collane INGV
rappresentante
SF21
produzione
fuori Collane
rappresentante
SF21
coordinamento
redazionale
rappresentante
SF21
portale INGV
Parallelamente al coordinamento editoriale si propone anche un coordinamento
nazionale per quanto riguarda le attività redazionali. Il Laboratorio di Grafica e
Immagini (AC) rimane, come in passato, il punto di riferimento che lavora e si
coordina fortemente con le altre sezioni sui vari prodotti da sviluppare. In questo
modo si procede verso una distribuzione e decentramento della realizzazione di tutte
le forme editoriali istituzionali tra tutte le sezioni. Questo chiaramente richiede
l'individuazione di personale dedicato in ogni sezione e quindi la necessaria formazione
professionale e un aggiornamento adeguato. Un rappresentante del coordinamento
redazionale è presente nel coordinamento editoriale.
Sviluppo del portale INGV
Definizione di un comitato editoriale. Occorre partire dalla considerazione che un sito
complesso, destinato a diffondere informazioni di varia natura, è un prodotto
editoriale, come un libro, un periodico, ecc., per il quale devono essere definite
strategie editoriali e livelli diversificati di responsabilità. Molto spesso “web” è confuso
con lo strumento e lo sviluppo di un sito viene ridotto a un fatto tecnico, mentre di
fatto implica un piano di comunicazione e pubblicazione, ed è in questo senso
un’operazione editoriale. Inoltre la presenza di un’organizzazione reale dietro un sito e
di referenti sull’informazione pubblicata costituisce un elemento di credibilità del sito,
e di riflesso dell’ente (Fogg, 2002; Massoli, 2004).
Si propone pertanto la formazione di un comitato editoriale, con la funzione di
indirizzare il progetto e lo sviluppo del portale, individuare i curatori per le diverse
componenti, siano esse sezioni tematiche, rubriche o servizi, verificarne
periodicamente lo stato di aggiornamento, utilizzo e visibilità.
Progettazione dei contenuti e dei servizi del portale. Il sito attualmente non ha un
impianto tematico solido; uno degli obiettivi per il 2005 è quello sviluppare la
presentazione e l’indirizzamento alle tematiche di ricerca e di attività fin dalla loro
espressione in homepage, come già avviene ad esempio per il portale di USGS.
316
Il portale INGV potrà fornire tre tipi di accesso: a) istituzionale b) per grandi temi c)
per sezioni.
a) accesso istituzionale: con informazioni di carattere istituzionale sull’organizzazione
e attività dell’ente, (v. già Norme, organi, e programmazione attività, in manutenzione
presso AC e MI), informazioni riguardanti le opportunità di lavoro (concorsi, assegni
di ricerca, … v. Opportunità di lavoro, in manutenzione presso AC), e di formazione
(bandi per borse di studio, stages,…); avvisi e bandi di gara (AC); banche dati,
elaborazioni e cataloghi, progetti; convegni e manifestazioni (congressi, seminari,
workshop), pubblicazioni, con creazione del portale informativo delle biblioteche che
faciliterà l'accesso alle informazioni in ambito geofisico e dell’ Open Archive delle
pubblicazioni INGV (v. documento dell’SF 19); per alcune informazioni, con possibilità
di accesso riservato a tutto e solo il personale INGV (intranet INGV).
Si propone inoltre lo sviluppo della sezione dedicata alle novità e alle segnalazioni (v.
In primo piano) e dei Servizi on line dell’Ufficio Stampa: comunicati e rassegna. A cura
di Ufficio Stampa e AC, Comunicati stampa attualmente rende disponibili con
frequenza almeno settimanale, comunicati INGV su diversi argomenti, suddivisi nei
contenitori: “Terremoti”, “Vulcani”, “Italia”, “Mondo”, ”Interviste TV e Radio”; la
rassegna stampa offre notizie e articoli raccolti con frequenza quasi giornaliera da
quotidiani a diffusione nazionale e regionale, settimanali mensili a carattere
scientifico-divulgativo; organizzati in un elenco cronologico che riporta titolo della
testata e data del ritaglio. Per entrambe le sezioni verrà migliorata la struttura della
pagina; verrà realizzato lo story-archive delle notizie (in allestimento un database in
collaborazione con CNT), inserito il motore di ricerca, e attivata una mailing list i cui
iscritti riceveranno la segnalazione delle novità. Per la redazione dei comunicati verrà
esaminata la possibilità di utilizzare un software già utilizzato per i comunicati di
sorveglianza (CT); il potenziamento dei servizi di comunicazione con il pubblico (FAQ,
Info, Invia un quesito, Forum…) sulla base delle diverse esperienze maturate sul sito
d’istituto e i siti delle sezioni.
b) accesso per grandi temi: come già avviene per il portale di USGS (v. “our
sciences” di www.usgs.gov) con ad esempio, sismologia, vulcanologia, climatologia,
pericolosità e rischio, … e con la possibilità di curare i sottoportali e le sezioni
tematiche anche in modo decentrato, a cura delle sezioni INGV. Per quanto riguarda le
banche dati e cataloghi dei terremoti si rimanda al documento dell'SF 17.
c) accesso per sezioni.
Verranno inoltre avviate attività di promozione e verifica della visibilità del portale e di
monitoraggio e analisi del suo utilizzo: operazioni di analisi dell’utenza, con
l’applicazione di metodi statistici e di data mining, cioè di estrazione di informazioni
implicite, sconosciute e potenzialmente utili dai dati web, si rendono necessarie per
scoprire quali siano i comportamenti degli utenti, la loro tipologia e per poter quindi
meglio comprenderne e soddisfarne le esigenze.
Definizione di una politica di informazione in emergenza. Per quanto riguarda le
emergenze sismiche, la richiesta di informazione inizia dopo pochissimi minuti dal
terremoto e si concentra nelle prime due-tre ore dall’evento. Verrà pertanto data
un’evidenza maggiore alle informazioni già prodotte in automatico, con link in
homepage alle informazioni principali (localizzazione e parametri energetici) e quindi
al comunicato stampa. Il CNT si appresta a sviluppare la parte di aggiornamenti
automatici in tempo (quasi-)reale in caso di eventi sismici, che potrà essere visibile
dall’esterno. Sulla base delle esperienze precedenti, 1) verrà studiato l’indice di una
“pagina speciale” per includere l’evoluzione dell’evento monitorata dalle reti di
sorveglianza, la lettura dell’evento nel quadro della sismicità dell’area, della
pericolosità e del rischio, il rilievo macrosismico, e altri possibili elaborati; 2) verrà
317
realizzata la fattibilità di elaborati da prodursi in forme semi-automatiche, con
riferimento ad esempio al report prodotto da USGS; 3) verrà definita una forma di
presidio in emergenza per l’homepage del sito, che possa includere personale di turno
o altro personale dedicato; 4) verrà valutato il potenziamento del web server per fare
fronte al sovraccarico di richieste. A progetto e realizzazione delle procedure e dei
prodotti suddetti collaborerà il personale di tutte le sezioni.
Analogamente, per le emergenze vulcaniche, verrà definito un protocollo, anche sulla
base dell’esperienza svolta da INGV CT e Na-OV.
Usabilità e accessibilità: sviluppo in accordo alla legge Stanca. Dall’uscita della
circolare della Circolare PCM del 13 marzo 2001 “Linee guida per l’organizzazione,
l’usabilità e l’accessibilità dei siti Web delle pubbliche amministrazioni”, recepita nella
prima riunione del Gruppo Nazionale di Coordinamento Web, molta attività è stata
svolta in questa direzione. Tuttavia, molto resta ancora da fare: la legge Stanca n.
4/2004 del 19 gennaio 2004, recante “Disposizioni per favorire l’accesso dei soggetti
disabili agli strumenti informatici” pone infatti una serie di 22 requisiti tecnici da
sottoporre a verifica tecnica e 12 requisiti di qualità soggettiva che i siti delle P.A.
devono soddisfare (CNIPA, 2004). Inoltre, nelle ipotesi di outsourcing, per parti del
portale e per i siti delle sezioni, si sottolinea che le ditte dovranno fornire i siti
accessibili secondo i requisiti della legge, pena nullità del contratto.
Videoconferenza L’attività scientifica dell'INGV riguardante convegni, seminari e
conferenze è spesso confinata alle sedi locali di organizzazione dei suddetti eventi;
mentre è evidente la necessità di rendere fruibili al maggior numero possibile di
interessati i contenuti e le modalità di presentazione di tali incontri mediante
videoconferenze. L’esperienza di INGV-CT verrà utilizzata in questo senso.
Editoria
Viene proposta la creazione di Comitato Editoriale per le Collane.
In particolare vengono confermate la continuità delle Monografie Istituzionali INGV e
dei Quaderni di Geofisica e viene proposta la trasformazione dei Rapporti Tecnici INGV
in Open File Report.
1) Le Monografie istituzionali rivestono una importanza vitale per l’Ente pertanto si
ritiene opportuno instaurare un gruppo di lavoro ad hoc con responsabili chiaramente
identificati che ne curino i contenuti, i contatti con le sezioni e la direzione e
pianifichino tempi e modalità, in accordo con il personale che ne cura la realizzazione.
Personale questo, che deve essere identificato e formato in ogni sezione in modo tale
da accelerare i tempi di realizzazione ed aumentare la qualità dei prodotti.
2) I Quaderni di Geofisica necessitano di una riorganizzazione secondo le indicazioni
del comitato uscente di allargamento ad ulteriori discipline. Inoltre, anche in questo
caso, si deve sottolineare la necessità di identificazione e formazione di personale
dedicato nelle varie sezioni.
3) Rapporti Tecnici INGV (Open File Report INGV). Per una maggiore diffusione,
tempestività e riduzione dei costi di stampa viene proposta questa nuova collana che
consiste in rapporti tecnici on line, con assunzione di responsabilità degli autori e
dichiarazione esplicita di assenza di referaggio (peer review) ovvero di referaggio
selezionato dall'autore, e numero progressivo. L'esperienza di Na-OV verrà utilizzata
in questo senso e verrà sviluppata una procedura ad hoc che prevede una
supervisione del direttore o persona delegata, numero di protocollo di istituto e
318
pubblicazione sul portale. Si sottolinea l'importanza di pubblicare i lavori frutto delle
tesi di laurea o di dottorato.
Si propone inoltre, come novità per il nostro Ente, l’attivazione di una INGV Electronic
Newsletter. L’Ente non ha una newsletter, a differenza di altri enti e centri di ricerca:
si vedano ad esempio l’Electronic Newsletter di ORFEUS, EMSC-CSEM, e di IRIS
Consortium; viene pertanto proposta la fattibilità di una Electronic Newsletter INGV,
che ad esempio possa includere annunci e notizie, mostre e eventi, flash sui progetti
in corso, brevi articoli, focus su attività,…
Vengono inoltre auspicate: la pianificazione dei prodotti da realizzare, sia destinati al
grande pubblico sia alla comunità scientifica, per poter stimare e organizzare la
produzione (v. Coordinamento Editoriale INGV); la condivisione di logo, modelli e
know-how tra i diversi operatori per la realizzazione dei prodotti coordinati; la
formazione permanente del personale dedicato, che è estremamente carente presso
alcune sezioni.
Eventuali nuove assunzioni o lavori in outsourcing potranno essere presi in
considerazione a seconda dell’impegno che l’ente vuole riversare sulle iniziative
editoriali.
GAI (Grandi Attività Istituzionali)
Si identificano le seguenti:
1) Editoria Collane INGV (Monografie Istituzionali, Quaderni di Geofisica, Rapporti
Tecnici INGV);
2) Editoria fuori Collane (Monografie, Proceedings, Brochures, Posters, ecc.);
3) Progetto, sviluppo e gestione del portale INGV.
319
3. Tabella con personale disponibile (mesi/persona) per il 2005 e eventuali
esigenze particolari
personale
A. Amato CNT
M. Anzidei CNT
P. Battelli CNT
F. Doumaz CNT
V. Lauciani CNT
G. Monachesi CNT
A. Massucci CNT
C. Marcocci CNT
C. Nostro CNT
D. Sorrentino CNT
M. Quintiliani CNT
D. Pantosti RM1
E. Baroux RM1
E. Rocchetti RM1
G. Rubbia MI
U. Lavatelli MI
F. Meroni MI
S. Mirenna MI
M. Sudati MI
D. Riposati AC
F. Di Stefano AC
B. Angioni AC
G. Boncoddo AC
L. Innocenzi AC
S. Topazio AC
M. Cerrone AC
A. De Santis AC
S. Pau RM2
L. Proto RM2
M. Pezzopane RM2
A. Zirizzotti RM2
F. Giudicepietro NA-OV
S. De Vita NA-OV
F. Sansivero NA-OV
G. Scarpato NA-OV
P. Ricciolino NA-OV
L. D’Auria NA-OV
M. Orazi NA-OV
S. Mangiagli CT
S. D’Amico CT
M. Neri CT
A. Bonforte CT
M. D’Agostino CT
C. Piccione CT
M. La Via CT
M. Cascone CT
A. Amantia CT
mesi/p.
1
1
6
2
3
1
1
1
1
1
2
1
9
3
5
2
2
2
1
12
12
12
2
12
4
1
4
2
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
6
2
2
4
2
2
2
2
2
320
E. Pecora CT
E. Biale CT
M. Barone CT
O. Torrisi CT
D. Reitano CT
E. Gagliano Candela PA
Totale mesi/persona (da triennale: 139 +/-10%)
2
2
2
2
2
2
153
321
Riferimenti
CNIPA (2004). Studio sulle linee guida recanti i requisiti tecnici e i diversi livelli per
l'accessibilità e le metodologie tecniche per la verifica dell'accessibilità
(legge 4 del 2004, art. 11 comma a e b). Versione 2 - Luglio 2004
http://www.pubbliaccesso.gov.it/biblioteca/documentazione/studio_lineeguida/
Fogg, B.J. (2002). Stanford Guidelines for Web Credibility. A Research Summary from
the Stanford Persuasive Technology Lab. Stanford University.
www.webcredibility.org/guidelines.html.
Legge Stanca n. 4/2004 del 19 gennaio 2004. “Disposizioni per favorire l’accesso dei
soggetti disabili agli strumenti informatici” G.U. n. 13 del 17 gennaio 2004
http://www.parlamento.it/parlam/leggi/04004l.htm
Massoli, L. (2004). La comunicazione scientifica on-line. Energia, ambiente e
innovazione. Bimestrale dell’ENEA, anno 50, luglio-agosto 2004. N. 4/04 pp. 5171.
Rubbia, G, M. Locati, F. Meroni e M. Stucchi (2003). Linee guida di sviluppo e
ridisegno del sito web di sezione www.mi.ingv.it. Rapporto Tecnico INGV-MI,
Milano, luglio 2003, 45 pp.
322
SF22 “Emergenze sismiche”
Responsabile: C.Chiarabba
323
324
Stato dell’Arte
Dal decreto: Le emergenze sismiche gestite dall’INGV richiedono ormai il concorso di
diverse strutture che includono le reti sismiche di pronto intervento, i gruppi QUEST e
Emergeo, la pagina Internet, non riconducibili ad una sola sezione dell’Ente e con una
geometria che varia a seconda del tipo di emergenza e durante l’emergenza stessa. Il
TTC ha l’obiettivo di armonizzare queste strutture sia in preparazione che nel corso di
future emergenze.
L’INGV gestisce le emergenze sismiche impiegando ricercatori e tecnici dell’Ente
riuniti in Gruppi Operativi precostituiti: 1) Rete Sismica Mobile; 2) Emergeo; 3) Quest;
4) Effetti di sito. L’acquisizione e l’elaborazione dei dati raccolti in maniera
indipendente da questi gruppi ha permesso, già in diverse occasioni in Italia e
all’estero, di fornire una prima risposta immediata all’emergenza stessa.
In particolare i gruppi provvedono rapidamente ad acquisire informazioni relative a:
- catalogo delle scosse sismiche
- localizzazioni epi ed ipocentrali;
- rotture cosismiche di superficie;
- geometria e cinematica della rottura in superficie e in profondità;
- effetti geologici secondari (frane, fratture);
- sviluppo nel tempo e nello spazio della sequenza;
- stima preliminare della dimensione dell’area colpita;
- severità degli effetti sul territorio;
- rilievo macrosismico speditivo e distribuzione dei danni;
- processi di radiazione e di propagazione dell’energia sismica su scala locale.
Segue una descrizione breve dei Gruppi Operativi
RETE SISMICA MOBILE:
L'INGV ha a disposizione numerose stazioni sismiche digitali con registrazione in locale
o in telemetria legate al monitoraggio temporaneo della sismicità. Tale strumentazione
genericamente chiamata Rete sismica mobile è a disposizione presso il CNT Roma,
l'OV, la Sezione di Catania e quella di Milano. Le tipologie strumentali e l'attività
dell'insieme di questa strumentazione non è mai stata coordinata all'interno dell'ente.
La Rete Sismica Mobile della sezione di Napoli, Osservatorio Vesuviano, afferisce
all’Unità Funzionale Sismologia, ed è attualmente composta da 15 stazioni sismiche
Lennartz Marslite e sismometri a corto periodo Lennartz LE3Dlite con acquisizione in
locale.
La Rete Sismica Mobile della sezione di Catania afferisce all’Unità Funzionale
Sismologia ed è costituita da 9 stazioni digitali equipaggiate con sismometri a larga
banda a tre componenti e di un laboratorio mobile di pronto intervento (carro sismico
4X4) nel quale i segnali di quattro stazioni vengono centralizzati on-line ed analizzati
in near-real time. Alle altre stazioni i segnali acquisiti vengono registrati in situ su
appositi supporti hardware.
La Rete mobile di Roma-CNT è costituita da 50 stazioni digitali 6 canali equipaggiate
con sensori a larga banda, corto periodo e accelerometrici e da circa 20 stazioni
digitali 3 canali. Ha in dotazione inoltre un carro sismico con acquisizione locale di 10
stazioni sismiche 3 canali.
La sezione di Milano ha a disposizione 8 stazioni digitali e sensori a corto periodo.
Parte del parco strumentale è stato usato per esperimenti di acquisizione di dati
sismologici e progetti di ricerca.
Generalmente le Reti sismiche mobili delle sezioni di Napoli e Catania sono state
utilizzate per il controllo della sismicità dei vulcani attivi in Italia e, come del resto la
strumentazione di Roma CNT e di Milano, per progetti di ricerca nazionali ed
325
internazionali. La Rete sismica mobile preposta al monitoraggio delle crisi sismiche
utilizzata a seguito di terremoti rilevanti è operativa sul territorio nazionale dal 1990
ed è gestita dall'INGV-CNT di Roma. A partire dal 1990 la rete ING è stata attiva
durante le principali sequenze sismiche avvenute sul territorio nazionale utilizzando le
stazioni in acquisizione locale e, in caso di forti terremoti, anche il centro mobile di
acquisizione con stazioni in telemetria digitale. La rete è intervenuta in caso di
terremoti significativi (M>5.0) o di sequenze sismiche prolungate, in alcuni casi anche
all’estero, nel bacino del Mediterraneo. Negli ultimi anni, a seguito delle forti
innovazioni tecnologiche avvenute, la rete INGV-CNT ha subito un processo di
ammodernamento che permette di acquisire in continuo i segnali sismici senza
perdere informazioni. Rimane ancora da completare il progetto di un nuovo carro
sismico al passo con i tempi e le nuove esigenze e possibilità offerte dallo sviluppo
tecnologico (vedi anche TTC1).
Sommando le disponibilità strumentali delle varie sezioni, la possibile Rete Sismica
Mobile del futuro potrebbe vantare di un parco strumentale con più di 150 stazioni
sismiche digitali e sensori a larga banda, a banda estesa e accelerometrici distribuiti
fra le varie sezioni dell'ente.
Attualmente il servizio di pronto intervento della Rete sismica mobile a seguito di forti
terremoti si avvale di un turno di reperibilità h24 operativo nella sola sede di RomaCNT. Tale struttura ha a disposizione autoveicoli sempre presenti dedicati
all’emergenza. Negli ultimi anni vi sono state inoltre delle collaborazioni proficue con
altri Istituti nazionali (INOGS, DipTeris, Genova) ed esteri (GeoAzur, Slovenia). Lo
studio di fattibilità ha evidenziato la volontà di organizzarsi all’interno dell’Istituto fra
le varie sezioni per ottimizzare le risorse ma anche la presenza di alcuni problemi
organizzativi risolvibili attraverso il confronto tra i vari TTC istituiti.
EMERGEO:
Il gruppo di lavoro Emergeo è stato ufficialmente costituito nel giugno 2003 con il fine
di effettuare il rilievo degli effetti geologici prodotti in superficie da eventi sismici di
magnitudo prossima o superiore a 5.5 in Italia e nell'area mediterranea. In caso di
evento sismico in territorio italiano o nell’area mediterranea, il Coordinamento di
Emergeo (composto attualmente da 6 ricercatori) viene allertato con SMS dalla sala
sismica. Verificata, con la Sala Sismica e con i responsabili dell’emergenza, la
necessità di un intervento per rilievi geologici, viene avvisato il personale Emergeo
disponibile ad attivarsi entro 24-48 ore. Emergeo fornisce informazioni dettagliate
relative alla struttura sismogenetica e al campo di fratturazione ad essa collegato,
quali geometria e cinematica delle deformazioni osservate, estensione della zona
interessata, carte geologiche-geomorfologiche e tettoniche. Al fine di raggiungere gli
scopi predetti tale gruppo dispone di un protocollo operativo.
Emergeo si è già reso operativo durante l’emergenza Molise e Stromboli. Si tratta di
un gruppo di lavoro trasversale alle Sezioni INGV e comprende ricercatori, tecnologi e
CTER con competenze prevalentemente geologiche.
QUICK EARTHQUAKE SURVEY TEAM (QUEST)
QUEST è un Gruppo di Lavoro composto da esperti di rilievo macrosismico postterremoto in grado di agire in autonomia con lo scopo di fornire, rapidamente ed
univocamente, il quadro degli effetti nell'area colpita da un evento sismico, a supporto
degli interventi di Protezione Civile e della Comunità Scientifica. Il Gruppo di Lavoro si
è costituito formalmente all’interno delle INGV nel 2000, codificando procedure e
modalità di intervento già pianificate in precedenza su base volontaria. Il Team Quest
si attiva in caso di terremoti al di sopra della soglia del danno (M ≥ 4.5-5), e
interviene nell’area colpita per la delimitazione speditiva dell’area di danneggiamento
attraverso un rilievo diretto. Contemporaneamente procede alla raccolta e alla
326
elaborazione di dati per finalità più propriamente scientifiche, operazione che riveste
una urgenza analoga, in quanto, una volta conclusi gli interventi di messa in sicurezza
degli edifici, gli effetti dell’evento non saranno più univocamente leggibili. In caso di
terremoto è previsto uno schema organizzativo che consente a QUEST di mettere
rapidamente a disposizione le proprie competenze. Tali competenze sono fortemente
multidisciplinari (sismologia, sismologia storica, geologia, ingegneria, macrosismica),
caratteristica che consente di gestire situazioni molto complesse, sia
nell’interpretazione del danneggiamento sia per il corretto inquadramento della
specifica emergenza sismica nel contesto storico, sismologico e sismotettonico.
Gruppo EFFETTI DI SITO:
Il Gruppo è composto da ricercatori INGV disponibili ad attivarsi immediatamente
dopo l’evento sismico (Magnitudo >5). Il gruppo dispone di una dozzina di stazioni
sismiche con acquisizione locale su disco e sensori a banda larga. Le stazioni sono in
genere installate tutte entro una distanza massima di un paio di chilometri. La
registrazione delle repliche nell’immediato post-terremoto nelle aree maggiormente
danneggiate fornisce informazioni importanti per l’interpretazione della distribuzione
dei danni e per lo studio dei processi di radiazione e di propagazione dell’energia
sismica su scala locale. Il gruppo è intervenuto durante le recenti sequenze sismiche
dell’Umbria-Marche, di Palermo, del Molise e dell’Etna, fornendo la chiave
interpretativa per le anomalie di danneggiamento causate da fenomeni di
amplificazione locale o da peculiari effetti di sorgente.
Note Generali
Il TTC22 coinvolge tutte le sezioni dell’Ente con un vasto numero di unità di personale
e di tematiche. Quindi vogliamo sottolineare che le proposte qui di seguito esposte
debbano ritenersi suggerimenti ed indicazioni che dovranno essere condivisi con gli
altri TTC di competenza. In particolare, le crisi sismiche in aree vulcaniche ricadono a
metà fra questo TTC e il TTC4. Il coordinamento dell’emergenza in questi casi è stato
svolto dalle sezioni territoriali (Catania per Etna, Napoli per Vesuvio, Campi Flegrei,
etc.). Nella odierna definizione dei TTC, il coordinamento dell’emergenza sismica nei
vulcani è assegnato al TTC4. L’ipotesi che qui formuliamo è che il TTC22 con i suoi
Gruppi Operativi possa essere attivato in caso di crisi sismiche in aree vulcaniche su
richiesta del TTC4. Questo punto necessita di ulteriore approfondimento tra il TTC22 e
il TTC4 in quanto una chiara organizzazione per tutti i vulcani non è ancora realizzata.
L’accordo sembra completamente definito per quanto riguarda i vulcani siciliani, più
confuso per quelli napoletani.
Negli ultimi anni, come già menzionato il coordinamento delle emergenze sismiche
è stato gestito principalmente a Roma nella sede della Rete sismica permanente dove
è operativo un servizio di sorveglianza h24. Sebbene tutti i gruppi citati abbiano
lavorato in maniera efficiente e risolutiva durante le passate emergenze sismiche,
l’assenza di un coordinamento nelle attività ha limitato la comprensione dei fenomeni
avvenuti e ha causato una raccolta di informazioni non ottimale. Inoltre, la presenza
di gruppi di ricercatori INGV che hanno operato in maniera svincolata e non coordinata
ha causato, in alcune situazioni, problemi nella diffusione e nell’interpretazione del
dato.
Per superare tali limiti, le linee guida di questo Studio di fattibilità sono volte a creare
e sviluppare:
- coordinamento delle procedure di intervento;
- coordinamento tecnico e scientifico tra i vari Gruppi esistenti
- proposta di istituzione di nuovi Gruppi in Emergenza ed integrazione di Gruppi oggi
non coordinati;
327
- collegamento efficiente dei dati e delle informazioni acquisite sul terreno con la
gestione delle emergenze sismiche;
- creazione delle infrastrutture necessarie alla Emergenza;
- pianificazione di attività e ricerche per l’Emergenza
Lo Stato dell’Arte mette in evidenza carenze logistiche che, a nostro avviso, devono
essere colmate per un’ottimale gestione dell’Emergenza Sismica.
La motivazione di tali richieste è contenuta nella Programmazione delle attività 20052006
328
Programma 2005-2006
1. PREMESSA:
Il presente SF ha portato alla luce una serie di esigenze specifiche da risolvere prima
di operare un programma per l'anno 2005-2006. L’attivazione di un programma di
lavoro per il biennio 2004-2005 esige che preliminarmente siano affrontati alcuni
problemi emersi nella fase istruttoria di questo studio di fattibilità.
Le questioni principali si possono riassumere in:
a) mancanza di una Unità di Crisi per le Emergenze Sismiche formalizzata con compiti
prestabiliti
b) complessità del SF che vede, allo stato attuale, quattro Gruppi Operativi autonomi
più o meno formalizzati che coinvolgono circa 100 unità di personale con un valore di
mesi/uomo altamente variabile in funzione delle emergenze sismiche e dell'attività dei
Gruppi nei periodi di relativa calma.
c) diversa capacità operativa e logistica dei singoli Gruppi
1.1 UNITA’ di CRISI EMERGENZE SISMICHE
Da tempo è emersa l’esigenza della istituzione formale di una Unità di Crisi per la
Gestione delle Emergenze (UCGE); documenti istruttori in proposito sono stati discussi
dal Collegio di Istituto in più occasioni, fra il 2001 e il 2002. Il presente SF ritiene che
sia indispensabile procedere all’istituzione dell’UCGE, che sovrintenda alla gestione dei
gruppi operativi che andranno a ri-organizzarsi come descritto nel testo che segue.
Modalità di costituzione e composizione dell’UCGE, procedure di attivazione e
funzionamento, funzioni specifiche e modalità di interazione con le strutture e i gruppi
operativi devono essere definite a livello di Presidenza e di Collegio di Istituto. Il
presente SF si limita, in questa sede, a sollecitare l’attivazione dell’UCGE, dichiarando
la propria disponibilità a contribuire, per le proprie esperienze e competenze, alla
pianificazione dell’organizzazione complessiva. Il TTC22, qualora divenisse operativo,
formulerebbe, in via preliminare, un parere ed un possibile schema circa la sua
composizione e i compiti. La soluzione di questo problema è decisiva per definire il
ruolo del TTC22 rispetto a quello della UCGE e per rendere possibili i relativi feedback.
1.2 COMPLESSITÀ DEL SF-TTC22
Il TTC22 racchiude al suo interno Gruppi Operativi con diverso stato di
formalizzazione e coordinamento. L'attività di questi Gruppi si basa sul lavoro di un
notevole numero di unità di personale (>100). L'occorrenza o meno di crisi sismiche e
la loro eventuale severità comporta l'attivazione di un numero enorme di risorse
umane in zona epicentrale. Inoltre il lavoro preparatorio dei gruppi, fra una crisi e
l'altra, è difficilmente quantificabile in mesi/uomo ed
interessa un numero
considerevole di persone. I Gruppi sono omogenei al loro interno ma le problematiche
tecnico-scientifiche che vengono affrontate richiedono competenze anche
estremamente diverse.
Uno dei punti deboli dell'attuale formalizzazione del SF TTC22 è che i Gruppi sono
assimilabili, per tematiche e numero di personale, a dei singoli Temi Trasversali
Coordinati. La loro organizzazione all’interno di un unico TTC (TTC22) è possibile se
limitata al verificarsi delle emergenze sismiche. Se consideriamo invece tutto il lavoro
preparatorio necessario per armonizzare e pianificare l’attività dei Gruppi notiamo
329
come il lavoro al quale è chiamata la struttura di coordinamento è enorme ed
abbraccia competenze tecnico-scientifiche disparate non sempre ben rappresentate.
1.3 DIVERSA CAPACITÀ OPERATIVA E LOGISTICA DEI SINGOLI GRUPPI
Ciascun Gruppo Operativo ha caratteristiche molto specifiche, che sono legate da
una parte alle diverse funzioni in emergenza (che variano sensibilmente anche in
funzione delle caratteristiche di una crisi sismica) e dall’altra alle strategie operative
sperimentate nel passato. Un efficace coordinamento trasversale degli interventi in
emergenza richiede che siano sperimentate forme di collegamento e interazione, fino
ad oggi mai attivate. I Gruppi Operativi hanno una diversa capacità organizzativa e
logistica. Passiamo da strutture centralizzate (Rete Mobile CNT) con turni di
reperibilità h24, automezzi dedicati, che assicurano un intervento immediato anche a
discapito di una ottimizzazione delle risorse sul territorio (vedi Terremoto del Lago di
Garda) a strutture che ricevono informazioni ed entrano in azione con tempistiche
differenti. Inoltre la presenza o meno di persone in reperibilità comporta una capacità
di azione diversa. Grazie alla reperibilità attiva da qualche mese per la Rete mobile a
Roma i tempi di intervento si sono notevolmente ridotti. Questa possibilità è da
studiare anche per le altre sedi e per i Gruppi che ancora non si sono organizzati. E’
vero comunque che la diversa specificità dei Gruppi richiede tempi e modalità di
intervento diversi.
2 - OBIETTIVI GENERALI
Dopo le premesse di cui sopra formuliamo ora un possibile schema di attività del
TTC22 qualora non venissero prese decisioni alternative legate a quanto descritto in
precedenza. Con il presente programma il TTC22 propone un progetto di gestione
tecnico scientifica delle Emergenze Sismiche sull’intero territorio nazionale e nell’area
Mediterranea sotto la supervisione dell’Unità di Crisi.
Gli obiettivi specifici del programma possono essere riassunti nelle seguenti azioni
come segue:
2.1 Garantire una risposta immediata, efficiente ed omogenea dell’INGV in caso di
emergenza sismica e durante l’intero periodo della sua evoluzione;
2.2 Predisporre “in tempo di pace” strumenti utili alla comprensione delle sequenze
sismiche e del loro possibile sviluppo.
330
2.1 GARANTIRE UNA RISPOSTA I MMEDIATA, EFFICIENTE ED OMOGENEA
2.1.1 - ISTITUZIONE FORMALE DEI GRUPPI OPERATIVI
Il primo obiettivo richiede la riorganizzazione e istituzione formale dei gruppi operativi
già attivi in passato, e l’armonizzazione delle rispettive procedure metodologiche ed
operative. Si propone pertanto l’istituzione formale dei seguenti Gruppi Operativi per
l’Emergenza, dei quali si schematizza l’attività prevista per il 2005.
4. - RETE SISMICA MOBILE: Organizzazione del parco strumentale nelle diverse
sezioni, pianificazione degli interventi in funzione delle diverse realtà territoriali,
sviluppo carro sismico con invio diretto dati alle sale sismiche (vedi TTC1),
implementazione catalogo delle sequenze sismiche.
5.
EMERGEO: Costruzione di un database relativo alla cartografia (mappe, foto aeree),
implementazioni cataloghi, trasferimento dati in un sistema informativo territoriale,
organizzazione degli strumenti di lavoro e organizzaione del materiale da utilizzare
durante le emergenze.
QUEST: Potenziamento del Gruppo (attraverso attività formative ed esercitazioni),
ridefinizione degli strumenti di lavoro (schede) e predisposizione di alcune dotazioni
strumentali standard, disponibili nelle diverse sedi. Organizzazione di un archivio di
dati su terremoti recenti (in collaborazione con TTC 17) e progettazione dell’utilizzo di
questionario online.
EFFETTI DI SITO: Organizzazione del parco strumentale, sinergia con gruppo rete
mobile. Creazione di una banca dati registrati durante le precedenti emergenze
sismiche.
RETE GEODETICA MOBILE: Studio di fattibilità per l’eventuale costituzione di un
gruppo operativo di geodeti in emergenza. La composizione e attività di questo gruppo
ancora non formalizzato nell’Ente deve essere pianificata e concordata con il TTC Rete
GPS Nazionale.
2.1.2 - LINEE GUIDA PER LA REDAZIONE DEI PROTOCOLLI DI INTERVENTO E DELLA
LOGISTICA DEI GRUPPI OPERATIVI
Si propone ai gruppi operativi di concordare in modo organico e coordinato (entro il
primo semestre 2005) le rispettive procedure di attivazione e di definire con
precisione la metodologia di lavoro, attraverso la predisposizione di strumenti e regole
operative interne, in modo da garantire il massimo livello qualitativo nei diversi
interventi in emergenza.
Verrà predisposto un coordinamento dei vari team secondo le esigenze dell’Ente;
verrà stilato un documento circa la logistica dei gruppi. Obiettivo è quello di garantire
la massima operatività ai gruppi nel rispetto delle regole circa la sicurezza sul
lavoro;
verrà chiarita la responsabilità dell’Ente rispetto alla copertura assicurativa delle
persone coinvolte nell’emergenza e un regolamento da rispettare durante le
emergenze;
verrà definita la modalità di finanziamento rapido dei gruppi;
verrà affrontato il problema dell’acquisizione in tempo reale delle necessarie
autorizzazioni delle forze dell’ordine e delle autorità locali all’intervento dei gruppi;
331
verrà studiato un eventuale protocollo con Protezione Civile circa eventuali
agevolazioni che possono essere fornite ai gruppi di emergenza.
2.1.3- STRUMENTI DI LAVORO
Occorre verificare e predisporre, per tutti i gruppi, la strumentazione di base (ma
anche servizi tecnici e dotazioni esterne) per partire in Emergenza. Ciò verrà
realizzato in due fasi:
6. Ante-emergenza: ricognizione in tutte le Sezioni del materiale disponibile
(tavolette topografiche, fogli geologici, cartografia digitale, foto aeree ed immagini da
satellite, strumentazione di campagna, ecc...), sua catalogazione e integrazione del
materiale mancante.
7. Inter-emergenza: a) disponibilità immediata per tutti i gruppi del materiale di base
(documentazione cartografica, foto aeree e immagini da satellite, ecc.); b) possibilità
di utilizzo elicottero P.Civile; c) sorvoli aerei
2.2 PREDISPORRE “IN TEMPO DI PACE” STRUMENTI UTILI ALLA
COMPRENSIONE DELLE SEQUENZE SISMICHE E DEL LORO POSSIBILE
SVILUPPO.
2.2.1 CONVERSIONE DEI RISULTATI DELLA RICERCA IN STRUMENTI UTILI ALLA
GESTIONE DELLE EMERGENZE SISMICHE
Una delle esigenze principali per il TTC22 è quello di disporre in tempo reale degli
strumenti e i dei dati utili e indispensabili per una veloce interpretazione dei fenomeni
e del loro possibile sviluppo nel tempo. A tal fine dovrebbero essere disponibili, nella
forma più aggiornata, cataloghi, banche dati (TTC17), mappe di pericolosità (TTC15)
ecc., anche quando si tratta di dati inediti. A titolo di esempio, ci riferiamo a:
a) Catalogo aggiornato della sismicità strumentale (integrazione reti permanenti)
b) Catalogo delle sequenze sismiche monitorate
c) Catalogo Parametrico dei Terremoti (CPTI04 e versioni successive TTC17)
d) Catalogo e mappa delle principali strutture tettoniche
e) Catalogo delle sorgenti sismiche potenziali (DISS, TTC12)
f) Catalogo delle fonti storiche (TTC12)
g) Catalogo dei fluidi geochimici (TTC11 o TTC17)
h) Mappe di pericolosità e relative zonazioni e (TTC15)
i) Banca dati delle comunicazioni ufficiali dell’Istituto in merito alle emergenze
sismiche
Alcuni dei Cataloghi sono già esistenti o in corso di aggiornamento (a, c, e) e le
operazioni nel biennio sono legate al loro completamento (unicamente per a) e
all’utilizzo all’interno di uno strumento unico di lavoro.
Il catalogo delle sequenze sismiche monitorate verrà sviluppato nel biennio utilizzando
dati acquisiti negli ultimi 15 anni e procedure omogenee finalizzate al miglioramento
dei parametri del terremoto.
Il catalogo delle principali strutture tettoniche verrà sviluppato nel biennio utilizzando
principalmente fonti bibliografiche largamente disponibili.
332
2.2.2 - GESTIONE DEI DATI SU GIS
Una volta avvenuto il completamento dei cataloghi suddetti, è necessario che questi
siano convertiti in un formato facilmente consultabile in un sistema informativo
territoriale (TTC 18), ed integrabile con i nuovi dati raccolti nel corso della sequenza
sismica in atto.
Si richiede un impegno di risorse umane e finanziarie per convertire i cataloghi sotto
un unico formato di lettura per la gestione e l’integrazione dei dati in emergenza nel
sistema informativo.
2.2.3 - CIRCOLAZIONE IN TEMPO REALE DELLE INFORMAZIONI SCIENTIFICHE
SULL’EVENTO
Una esigenza primaria è rappresentata della disponibilità in tempo reale,
particolarmente per i Gruppi impegnati nella gestione delle Emergenze, di tutti i dati
più aggiornati sulla sequenza in atto. In secondo luogo è necessario predisporre gli
strumenti per la disseminazione dei dati scientifici raccolti in emergenza (verso
l’interno e verso l’esterno), tenendo conto di tutti i problemi connessi con la gestione
delle informazioni in emergenza.
Verranno definite le linee guida per la pubblicazione su pagine web delle informazioni
relative all’emergenza sismica. Si ritiene a tal riguardo che l’armonizzazione
dell’informazione deve avvenire in maniera coordinata dalla UCGE, interagendo allo
stesso tempo con il TTC9 per le infrastrutture informatiche e il TTC21.
Questo TTC necessita di interfacciarsi e coordinarsi con i seguenti TTC
specifici:
TTC1 – monitoraggio sismico nazionale
TTC5 – sorveglianza attività eruttiva
TTC6 – Rete GPS nazionale
TTC7 – Telerilevamento
TTC9 – Reti informatiche e Grid
TTC11 – Lab. di geochimica dei fluidi
TTC12 – Lab. di geologia e storia dei fenomeni nat.
TTC15 – Mappe di pericolosità
TTC17 – Banche dati e cataloghi dei terremoti
TTC18 – Sist. Informativo Territoriale (SIT)
TTC20 – Formazione e Informazione
TTC21 – Editoria e WEB
1.Tabella con personale disponibile (mesi/persona) per il 2005 ed eventuali
esigenze particolari.
SEZIONI COINVOLTE: RM1, RM2, CNT, MI, NA, CT, PA, AC
Il calcolo dei mesi uomo per il TTC22 è complicato perchè dipende fortemente dal
numero e dalla durata delle emergenze sismiche che possono verificarsi e dalla
quantità di lavoro sviluppabile fra le emergenze (vedi punto 1.2). Viene
indicativamente assegnato 1 mese/persona.
333
Il presente SF non è in grado di formulare un richiesta di personale per il 2005.
L’eventuale necessità di reperire ulteriore personale sarà stabilita una volta verificata
l’operatività dei Gruppi e la capacità di centrare gli obiettivi programmati.
GRUPPO RETE MOBILE:
CNT-ROMA1
Chiarabba C., L. Chiaraluce, G. Cimini, G. Colasanti, P. De Gori, M. Di Bona, R. Di
Stefano, E. Giandomenico, A. Frepoli, L. Improta, A. Michelini, M. Moretti, D. Piccinini,
M. Silvestri, S. Silvestri. Ciaccio M.G., Piersanti A., G. D’Anna, A. Akinci, L.Malagnini,
S. Barba
OV
Saccorotti G., La Rocca M., Galluzzo D., Petrosino S., Cusano P., Bianco F..
CT
L. Zuccarello, S. Alparone, S. Di Prima, P. Platania, E. Privitera
MILANO
P. Augliera E. D'Alema M. Maistrello
GRUPPO EMERGEO (personale disponibile per il 2004)
Roma 1 :
Amicucci L., Baroux E., Basili R., Burrato P., Cinti F., Cucci L.,
D'Addezio G., De Martini P., Mariucci M. T., Montone P., Murru M.,
Pagliuca N., Pantosti D., Pierdominici S.,
OV:
Alessio G. ,Amedeo M., Nappi R., Nave R., Pinto S., Ricciardi G.P., Sepe V., Siniscalchi
V., Terranova C., Vilardo G.
CT:
Azzaro R., Cantarero M., D’Amico S., Lanzafame G., Mostaccio A., Neri M., Tortorici G,
CNT:
Colini L., D’Anastasio E., Moro M., Nardi A., Pirro M., Stramondo S.
MILANO:
Montaldo V., Luzi L.
Roma 2:
Frugoni F., Macrì P.
AC:
Innocenzi L., Vannoli P.
PALERMO:
Di Gangi F.
GRUPPO QUEST
Milano:
Camassi R., Bernardini F. Castelli V. Del Mese S. Ercolani E. Meletti C.
334
Catania:
Azzaro R D'Amico S. Mostaccio A. Scarfì L. Tuvè T.
Napoli:
Nappi R.
Roma:
Tertulliani A. Giovani L. Maramai A. Massucci A.Monachesi G. Rossi A. Vecchi M.
Castellano C. Galadini F.
GRUPPO EFFETTI DI SITO:
Roma 1
Rovelli A., Cultrera G., Marra F., Milana G., Mele G., Cara G., Di Giulio, Azzara R.,
Braun T.
Totale mesi uomo 108
335
336
SFXX “Monitoraggio gravimetrico, magnetico ed
elettromagnetico
di aree sismiche e vulcaniche attive”
Responsabile: A.Meloni
337
338
1) INTRODUZIONE
Questo studio di fattibilita’, originalmente non inserito nell’elenco di cui al decreto 326,
vuole mettere in evidenza la necessita’ di un coordinamento trasversale delle attivita’
di monitoraggio gravimetrico, magnetico ed elettromagnetico di aree sismiche e
vulcaniche attive. Queste tecniche, pur di grande rilevanza e largamente applicate
anche in altri ambiti internazionali, non sono messe in atto in maniera coordinata alla
scala nazionale dell’Ente. Si propone quindi un concreto coordinamento delle tre
metodologie, gia’ utilizzate su diversi vulcani attivi dell’Italia meridionale, anche con lo
scopo di fornire un elemento innovativo nel monitoraggio. Per fornire un prodotto
scientificamente di alto livello integrabile nelle sale operative dell’INGV, si propone
anche di includere dati prodotti con queste tecniche provenienti da area sismiche
campione.
La caratteristica generale dei metodi gravimetrici, magnetici ed elettromagnetici, è
quella di aver il pregio di integrare gli effetti di un fenomeno su un grande volume.
Anche in assenza di manifestazioni locali, come un terremoto o l’apertura di una
frattura, le modificazioni del campo di stress o dello stato termodinamico, ad esempio
all’interno di un edificio vulcanico, possono indurre variazioni della densità, della
magnetizzazione e della resistività elettrica delle rocce. In diverse occasioni queste
variazioni generano un’ampia varietà di segnali che, nel caso vulcanico, possono
anche apparire prima di un’eruzione.
I parametri ora citati sono tutti monitorabili con diverse tecniche, con una ragionevole
possibilita’ di arricchire notevolmente, ad esempio, la piu’ tradizionale e ampiamente
sviluppata attivita’ di monitoraggio sismico. La caratterizzazione dei segnali
gravimetrici, magnetici ed elettromagnetici, può quindi essere un utile strumento sia
per migliorare il monitoraggio dei vulcani attivi, che per approfondire la comprensione
dei meccanismi che li producono. In prospettiva, ma ragionevolmente a breve tempo,
tali tecniche possono essere sviluppate, con reti locali ad hoc, ad arricchire anche il
monitoraggio di alcune aree sismogenetiche.
Nel TTC qui proposto saranno coordinate anche le attivita' di misura geofisica che
vengono espletate con le tecniche su citate anche se non direttamente finalizzate al
monitoraggio in sala operativa. Vengono infatti proposte, in aree di interesse vulcanico
e sismico, campagne geofisiche di dettaglio effettuate anche con tecniche aeree.
Queste campagne intraprese con il dettaglio spaziale necessario, se ripetute nel
tempo, possono permettere l’identificazione di un evolversi dinamico delle strutture
interessate.
2) SITUAZIONE ATTUALE DEL MONITORAGGIO
Viene qui di seguito riportata la situazione attuale del monitoraggio e lo stato delle reti
di misura ad oggi operative come messo in pratica nelle singole strutture. Non
vengono in questo documento forniti dettagli sul patrimonio strumentale.
Sezione di Catania
Il monitoraggio gravimetrico, magnetico ed elettromagnetico (MOGME) dei vulcani
attivi siciliani, con lo scopo di realizzare la migliore pianificazione delle attività, si
avvale dei Laboratori di Gravimetria (GravLab) e di Geomagnetismo (MagLab), per lo
sviluppo e la gestione delle reti strumentali, e del Laboratorio di Tecnologie dei
Sistemi Dinamici per la Geofisica dei Vulcani (TecnoLab), per la formazione scientifica
dei giovani specialisti impiegati nello studio dei processi fisici che generano i segnali
geofisici.
339
Gravimetria: le attivita’ in oggetto sono inserite nel Laboratorio di Gravimetria parte
dell’UF Deformazioni, Geodesia e Geofisica. I ricercatori di Catania, dopo anni di
esperienza, hanno attualmente in campo la seguente situazione osservativa:
a) la Rete gravimetrica dell’Etna, costituita da 66 capisaldi per misure discrete,
organizzati in 3 elementi interconnessi: Rete Generale; Profilo Est-Ovest; Profilo
Sommitale. Le misure vengono ripetute annualmente in tutta la rete di 66 capisaldi e
quasi mensili lungo i profili Est-Ovest e Sommitale (quest’ultimo solo in estate).
b) la Rete Basale di Riferimento dell’Etna ( 5 capisaldi) misurata annualmente.
c) la Linea di calibrazione dei gravimetri che si sviluppa tra Catania ed Enna (6
capisaldi) battuta quasi mensilmente.
d) 3 stazioni gravimetriche in acquisizione continua all’Etna, connesse alla sala
operativa della sede di Catania (2 via GSM e 1 via wireless), che trasmettono i dati
campionati al minuto.
e) 1 stazione gravimetrica in acquisizione continua a Stromboli, connessa (via GSM)
alla sala operativa della sede di Catania, che trasmette i dati campionati al minuto.
Geomagnetismo e Tellurica: queste attivita’, attualmente, sono inserite nel
Laboratorio di Geomagnetismo dell’UF Deformazioni, Geodesia e Geofisica. La
situazione dei dispositivi di misura in questo ambito e’ la seguente:
a) Rete magnetica dell’Etna composta da 6 stazioni scalari in registrazione continua
per la misura del parametro F (campo totale), interrogate quotidianamente
trasmettono i dati in sede in Sala operativa (campionamento 10 sec), ed 1 stazione
vettoriale in registrazione continua (autolivellante) per X, Y e Z attualmente in
acquisizione locale e campionamento a l min.
c) Rete geoelettrica per la misura dei segnali di potenziale spontaneo all’Etna
costituita da 3 stazioni in continuo con acquisizione locale (campionamento 1-5 min)
d) Rete magnetica di Stromboli formata da 3 stazioni gradiometriche (F) in continuo
con campionamento a 5 sec, interrogate quotidianamente trasmettono dati in sede in
Sala operativa a Catania.
Sezione di Napoli OV
Gravimetria: attualmente queste attivita’ sono collocate nell’UF Geodesia e si
articolano in Reti gravimetriche identificate sul territorio:
a) Vesuvio, 32 capisaldi con misurazioni ripetute 2 volte l’anno, 1 stazione assoluta (la
cui misura è stata effettuata in collaborazione con l’Istituto Colonnetti) e 1 stazione
gravimetrica in continuo che acquisisce 1 dato al min, in modalita’ locale.
b) Campi Flegrei, 20 capisaldi con misurazioni ripetute 2 volte l’anno, 1 stazione
assoluta (Colonnetti)
c) Ischia 25 capisaldi con misurazioni ripetute ogni 2 anni
d) La stazione di riferimento per le reti sui vulcani napoletani è quella assoluta a
Napoli (anche nodo della Rete Gravimetrica Nazionale di Ordine Zero).
e) Isola di Vulcano, 26 capisaldi, 1 stazione assoluta; 6 capisaldi gradiometrici
finalizzati alla definizione delle sorgenti molto superficiali. Le misure sono ripetute 1
volta l’anno. La rete di Vulcano è integrata in una rete a carattere “regionale”
costituita da ulteriori 9 capisaldi, distribuiti sull’intero Arcipelago Eoliano e finalizzati
alla definizione delle strutture profonde ad estensione “regionale”, e 1 stazione
assoluta a Stromboli
f) La stazione di riferimento per le reti su Vulcano e sull’intero Arcipelago è quella
assoluta a Milazzo (anche nodo della Rete Gravimetrica Nazionale di Ordine Zero).
g) Pantelleria, 22 capisaldi con misurazioni ripetute ogni 2 anni e 2 stazioni assolute
340
h) 2 stazioni assolute all’Etna ubicate rispettivamente a Serra La Nave (Etna) e a
Centuripe. Quest’ultima è anche nodo della Rete Gravimetrica Nazionale di Ordine
Zero.
Elettromagnetismo: attualmente queste attivita’ sono collocate nell’UF Sismologia,
Sismotettonica e struttura crostale, e operano con strumentazione proveniente
dall’Universita’ Federico II.
Con questi strumenti sono stati effettuati studi di fattibilita’ per l’installazione di una
rete magneto-tellurica sulla banda 10.000 – 0.0001 Hz sul Vesuvio e sui Campi
Flegrei. Negli ultimi mesi sono stati effettuati 19 sondaggi MT ed anche installate 6
stazioni, solo magnetiche, a mare nel golfo di Pozzuoli.
Sezione Roma 2, Geomagnetismo Aeronomia e Geofisica Ambientale
UF Geomagnetismo
In questa struttura vengono espletate diverse attivita’ osservative di base. Alcune
hanno collocazione propria nel Piano Triennale e non hanno bisogno di diretto
collegamento al TTC proposto, altre sono invece di diretto interesse nell’ambito del
TTC. Nel seguito vengono riportate le modalita’ osservative nell’ambito di questo
tema.
Rete di stazioni magnetiche mobili complete: 3 stazioni , 3 componenti X, Y e Z. Altre
due stazioni stazioni di questo tipo sono attualmente collocate presso Gibilmanna e
Belluno. La rete e’ utilizzata per studi locali di induzione elettromagnetica.
Stazione magnetometrica a 3 componenti e campo totale nell’ambito di Geostar,
attualmente nel Tirreno in prossimità del vulcano sottomarino Marsili.
Rete Magnetica Nazionale composta da 110 capisaldi ripetuti sistematicamente ogni 5
anni, i dati di questa Rete, pur se ovviamente di interesse piu’ vasto, forniscono una
base di riferimento fondamentale per il magnetismo in Italia anche ai fini qui proposti
nel TTC.
UF Osservatorio di L’Aquila
In questa struttura vengono espletate diverse attivita’ osservative di base. Alcune
hanno collocazione propria nel Piano Triennale e altre sono di diretto interesse
nell’ambito del TTC proposto; queste ultime sono elencate di seguito.
Rete sismomagnetica: 4 stazioni di misura campo totale (F) con acquisizione locale
dislocate nell’area dell’Appennino centrale (Abruzzo, Molise).
Stazione di linee telluriche presso Preturo.
Stazione VLF presso Preturo.
UF Laboratorio Geofisica Ambientale
Questa struttura ha personale che collabora sistematicamente per la ideazione,
realizzazione e gestione di strumentazione specifica nell’ambito delle attivita’ di
monitoraggio di interesse del TTC proposto. La strumentazione di geofisica applicata
comprende magnetometri, linee telluriche e strumentazione EM.
GR Tecniche di Esplorazione Geofisica
Questa struttura conduce rilievi sistematici mirati sui vulcani attivi sia del territorio
nazionale che all’estero. La tecnica più frequentemente utilizzata è quella magnetica e
341
gradiometrica da elicottero in alta risoluzione, associata alla laser-altimetria. La
realizzazione di rilievi in alta risoluzione nella aree a rischio, ripetuti nel tempo con gli
stessi parametri di volo, costituisce una vera e propria rete di sorveglianza altamente
tecnologica. Proprio per la sua peculiarità, il segnale magnetico permette di “risolvere”
le sorgenti profonde del campo, dando informazioni sullo stato termico della crosta. La
ripetizione delle misure ad intervalli regolari misura il polso di un sistema dinamico in
rapida evoluzione dominato da movimenti di masse calde fluide. I meccanismi di
alimentazione degli apparati eruttivi possono pertanto essere messi in relazione con la
morfologia delle anomalie magnetiche calcolate.
L’integrazione delle misure in quota a più livelli con quelle a terra, associata all’uso
delle tecniche numeriche di modellazione crostale sviluppate dal GR Tecniche di
Esplorazione Geofisica restituiscono un imaging magnetico della crosta con risoluzione
verticale.
GR Sede di Portovenere
Questa struttura ha personale che effettua rilievi di campi di potenziale in aree marine
e a terra nell’ambito di specifiche campagne per la definizione di modelli di strutture
geologiche specifiche compresi gli apparati vulcanici. Vengono a tal scopo realizzate
campagne effettuate nell’ambito di accordi con l’IIM che mette a disposizione i mezzi
navali (collaborazione definita all’interno di un consorzio denominano CONAGEM), che
ha mostrato in piu’ occasioni la piena disponibilità alla collaborazione scientifica. La
collaborazione è erogata in forma gratuita con l’interscambio di dati.
Nell’anno 2005 e’ prevista nell’ambito di specifici accordi (contratto GRAV-MAG con
L’ENI) anche l’acquisizione di dati gravimetrici in mare (da effettuarsi contestualmente
ai rilievi idrografici), aprendo nuove prospettive nel settore.
3) ATTIVITA’ COORDINATE PREVISTE PER IL BIENNIO 2005-2006
Il know how nelle discipline ora indicate e’ ad alto livello in tutte le realta’ con alcune
peculiarita’ che permettono di identificare, a seconda del tipo di monitoraggio, degli
elementi trainanti. Questo permettera’ all’interno del TTC di poter scambiare in
maniera proficua esperienze fra le differenti sezioni che partecipano. Il coordinamento
qui proposto parte dalla consapevolezza di porre in primo luogo la continuazione e lo
sviluppo delle attivita’ gia in corso nelle tre aree seguenti:
a) Vulcani siciliani: Etna, Eolie e Pantelleria
b) Vulcani napoletani: Vesuvio, Campi Flegrei ed Ischia
c) Area sismica dell’Italia centrale appenninica (Abruzzo Molise)
Per ognuna delle aree sara’ esposta l’attivita’ proposta secondo le necessita’ di
Mantenimento e Potenziamento, anche esplicitando il ruolo delle singole Sezioni
coinvolte.
Vulcani Siciliani
Attività di Mantenimento
L’attività di mantenimento dei sistemi di monitoraggio prevede, innanzi tutto, la
continuità degli adempimenti necessari a garantire il regolare funzionamento delle reti
permanenti:
Monitoraggio Gravimetrico
•
Manutenzione della rete discreta dell’Etna e ripristino dei capisaldi sommitali
342
•
•
•
•
•
•
•
distrutti durante le ultime eruzioni. (CT)
Esecuzione di campagne di misura con cadenza annuale in tutti i capisaldi della
rete discreta. Campagne mensili, invece, saranno eseguite lungo i profili ad
andamento EO e NS. (CT)
Esecuzione di campagne di misura con cadenza quasi mensile lungo la linea di
calibrazione Catania-Enna. (CT)
Manutenzione delle stazioni in acquisizione continua della rete gravimetrica
dell’Etna e realizzazione di nuove infrastrutture (pozzetti) atte ad ospitare
gravimetri. (CT)
Manutenzione della stazione gravimetrica in continuo di Stromboli. (CT)
Esecuzione di una campagna gravimetrica e gradiometrica sull’isola di Vulcano.
Per quanto riguarda le misure sull’intero arcipelago Eoliano, tenendo conto del
fatto che le ultime misure sono state rilevate nel 1997, si prevede almeno 1
campagna di misure da effettuarsi possibilmente nel 2005. (OV)
Esecuzione di una campagna di misura sull’isola di Pantelleria. La campagna
viene programmata per il 2005 in quanto le ultime misure sono state condotte nel
1998 (OV)
Esecuzione di una campagna di misura all’isola di Panarea. (RM2)
Monitoraggio Magnetico ed Elettromagnetico
•
Manutenzione delle stazioni magnetiche dell’Etna e ripristino delle stazioni
remote danneggiate o distrutte durante le eruzioni del 2001 e 2002. (CT)
•
Manutenzione delle stazioni magnetiche nell’isola di Stromboli. (CT)
•
Manutenzione della rete geoelettrica per la misura dei segnali di potenziale
spontaneo all’Etna. (CT)
•
Campagna aeromagnetica alle isole Eolie. La campagna sara’ realizzata nel
2006 in modo da ottenere un intervallo temporale di misura di due anni con la
precedente. (RM2)
Attività di Potenziamento
Oltre ad assicurare la regolare manutenzione delle reti di monitoraggio gravimetrico,
magnetico e geoelettrico dell’Etna e delle Eolie, s’intende ultimare il programma di
consolidamento dei sistemi attraverso i seguenti interventi:
•
Sviluppo di strumenti automatizzati in ambiente Labview per l’archiviazione, la
visualizzazione e la riduzione dei dati gravimetrici acquisiti in continuo e per la loro
diffusione via internet in tempo reale. (CT)
•
Applicazione di tecnologie avanzate per ridurre gli effetti dei perturbatori
ambientali che influenzano il funzionamento dei gravimetri e/o contaminano il
campo di gravità. (CT)
•
Sperimentazione di un gravimetro a superconduttori ad alta precisione e
stabilità nella rete gravimetrica dell’Etna. Questo strumento consentirà: a) di
osservare, anche se in un solo punto, tutto lo spettro di variazioni gravimetriche
con un elevatissimo livello di precisione; b) di caratterizzare, per confronto, tutti i
gravimetri operanti nella rete per quanto concerne la dipendenza della gravità dai
perturbatori ambientali; c) di migliorare e velocizzare le tecniche di misura relative
ai rilievi periodici, grazie alla disponibilità di valori estremamente stabili e precisi
nel tempo (CT)
•
Accoppiamento, in almeno 2 siti, ai sensori scalari impiantati nelle stazioni
sommitali dei magnetometri vettoriali. La doppia misura di qualità dovrebbe
343
•
•
•
consentire un trattamento più quantitativo dei dati a disposizione e, quindi,
facilitare i tentativi di vincolare il dipolo sorgente e/o di tracciarne l'evoluzione nel
tempo. (CT-RM2)
Aggiornamento della rete con l’aggiunta di almeno 2 nuovi punti di misura
equipaggiati con magnetometri ad effetto Overhauser per la misura del gradiente
dell’intensità totale del campo geomagnetico. (CT)
Completamento della rete geoelettrica per la misura dei segnali di potenziale
spontaneo all’Etna con un nuovo punto misura sul versante nord. L'esecuzione
congiunta di misure magnetiche e di potenziali spontanei può aiutare a distinguere
i diversi tipi di effetti magnetici associati alla dinamica vulcanica (in particolare i
processi di elettrofiltrazione dai fenomeni piezomagnetici). (CT)
Sperimentazione di una stazione per misure magnetotelluriche continue nel
tempo per il monitoraggio della resistività nell’area sommitale dell’Etna. (CT-OV)
In aggiunta si propone di completare la rete magnetica delle Eolie con le seguenti
operazioni:
•
Impianto di una stazione di riferimento nell’isola di Lipari o di Salina in un sito
magneticamente tranquillo. (CT)
•
Aggiunta di 3 nuovi punti di misura nell’area craterica della Fossa di Vulcano
equipaggiati con magnetometri a pompaggio ottico. Questi strumenti fanno la vera
differenza con la magnetometria classica, poiché rendono possibile un’osservazione
del campo magnetico quasi continua (dell’ordine del decimo di secondo) e ad
altissima risoluzione (dell’ordine del millesimo di nanotesla). (CT)
Vulcani Napoletani
•
Manutenzione della rete discreta del Vesuvio, Campi Flegrei e d’Ischia. (OV)
•
Esecuzione di campagne di misura con cadenza semestrale al Vesuvio e
Campi Flegrei. Esecuzione di una campagna gradiometrica sui vertici istituiti
Campi Flegrei nel 1982. (OV)
•
Esecuzione di una campagna di misura, programmata per il 2006, sull’isola
Ischia. (OV)
•
Manutenzione della stazione in acquisizione continua al Vesuvio
aggiornamento del sistema di acquisizione e trasmissione. (OV)
ai
ai
di
e
•
Redazione del rapporto dello studio di fattibilita’ della rete EM, svolto negli
ultimi tre anni. Lo studio ha riguardato l’esplorazione di vari siti (30 siti) tramite
acquisizioni multicanale (generalmente tre stazioni, 13 canali contemporanei) con
registrazioni di durata variabile da alcuni giorni a diverse settimane, nelle aree
Vesuvio e Campi Flegrei. (OV)
•
Completamento dello studio di fattibilita’ ai Campi Flegrei della rete MT, per la
quale sono stati esplorati i vari parametri e sono state definite mappe di resistività
dell’area. (OV)
•
Istituzione di una rete di capisaldi (5-6) gradiometrici al Vesuvio. (OV)
•
Aggiornamento del sistema di acquisizione e realizzazione sistema di
344
•
•
•
trasmissione della stazione in acquisizione continua al Vesuvio. (OV)
Realizzazione di modelli di rimozione dell’effetto di carico atmosferico globale e
regionale anche mediante l’istituzione di reti barometriche in un intorno di 50-100
km dalla stazione. (OV)
l’istituzione di reti barometriche in un intorno di 50-100 km dalla stazione. (OV)
Sperimentazione sulle variazioni temporali in continuo del gradiente orizzontale
della gravita’ nella stazione al Vesuvio con un prototipo di sistema gradiometrico
realizzato al Joint Institute for Laboratory Astrophysics (JILA). (OV)
•
Sviluppo e sperimentazione della Rete MT con trasmissione in tempo reale delle
forme d’onda EM in sala operativa. (OV)
•
Potenziamento strumentale con l’acquisto di nuove stazioni MT. (OV)
Area sismica dell’Italia centrale appenninica (Abruzzo Molise)
•
Mantenimento della 4 stazioni della rete sismomagnetica con manutenzione e
aggiornamento della strumentazione attualmente in uso. (RM2)
•
Mantenimento della stazione di misura dei potenziali spontanei a Preturo
(L’Aquila). (RM2)
•
Mantenimento della stazione di misure elettromagnetiche nella banda ELF/VLF
ed LF (1Hz-100KHz). (RM2)
•
Campagna aeromagnetica in alta risoluzione nell’area della nota faglia di
Mattinata, e nella zona di San Giuliano di Puglia; questo lavoro contribuira’ alla
comprensione dei meccanismi responsabili dell’evento sismico recente. (RM2)
•
Realizzazione di una nuova stazione sismomagnetica nel Molise (comune di
Vinchiaturo). (RM2)
•
Sostituzione della strumentazione delle 2 stazioni di misura più a sud, quelle
che soffrono maggiormente in caso di avaria. (RM2)
•
Nel 2006: la realizzazione di 3 nuove stazioni di misura e l'aggiornamento
tecnologico della stazione di Leonessa. (In questo modo si avranno 7 nuovi punti di
misura in teletrasmissione mediante la rete telefonica mobile con campionamento
a 5 secondi). (RM2)
•
Sviluppo di magnetometri vettoriali e scalari per il monitoraggio magnetico.
(RM2)
•
Sviluppo di stazioni remote di acquisizione per strumentazione geofisica
sismomagnetica, con acquisizione e comunicazione dati per la realizzazione di reti
integrate di monitoraggio e sorveglianza. (RM2)
4) PROGETTUALITA’ COMUNE TRA LE SEZIONI AFFERENTI AL TTC
Nell’ottica di portare rapidamente le osservazioni gravimetriche, magnetiche ed
elettriche in continuo a livelli di applicazione di punta per il monitoraggio dei vulcani
attivi, è necessario anche accelerare tutti i processi capaci di affinare le tecniche di
345
acquisizione dei dati e migliorare la capacità di riconoscere nei segnali gli eventi di
interesse. All’interno del TTC si prevede di svolgere quindi anche un’attivita’
sistematica e continuativa di interscambio di informazioni per poter condividere le
esperienze accumulate nelle differenti sezioni che partecipano. Parallelamente alle
attività strettamente di monitoraggio locale, fra le Sezioni saranno condotte delle
ricerche finalizzate coordinate con il fine di ottimizzare il monitoraggio stesso. Le
principali problematiche che saranno affrontate possono essere così riassunte:
Ricerca Finalizzata (progetti comuni tra le Sezioni)
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Sviluppo e sperimentazione di strumenti dedicati ad operare in aree vulcaniche
e sismiche.
Sviluppo e verifica della strategia adeguata per ottimizzare il funzionamento dei
sensori operanti in condizioni ambientali limite. Messa a punto di tecniche di
misura tese a ridurre gli effetti di fenomeni perturbatori esterni.
Sviluppo di tecniche di calcolo on-line per l’identificazione e la valutazione di
variazioni locali, a breve e a medio termine, nelle serie temporali dei campi
gravimetrici, magnetici ed elettrici
Implementazione di tecniche d’inversione basate su algoritmi d’ottimizzazione
per la modellizzazione integrata dei dati di campi di potenziale.
Studi e caratterizzazione dei processi dinamici che guidano le variazioni
gravimetriche, magnetiche e geoelettriche dipendenti dal tempo nelle aree
vulcaniche.
Misurazioni magnetiche su fondale marino profondo in ambito progetto Europeo
Geostar o similare.
Insediamento rete GDS in sud Italia con campagne ad hoc in concomitanza con
campagne em e/o gravimetriche.
Campagna aeromagnetica dei Colli Albani. La campagna, la prima per ora,
dovrebbe essere successivamente ripetuta nel biennio in modo da ottenere
intervalli temporali di misura equispaziati (2005).
Attività di servizio, tra le sezioni di Catania e Roma 2, per la costituzione di una
rete mobile gravimetrica di supporto alla sorveglianza delle aree vulcaniche
siciliane.
Attivita’ scientifica di supporto
•
•
•
•
•
Completamento ripetizione misure vettoriali di campo magnetico terrestre
presso i capisaldi della rete magnetica nazionale.
Produzione campo normale preliminare riferito all’epoca 2005 per uso diretto
del modello o per correzione misure magnetiche allo scopo di dedurre anomalie
magnetiche.
Omogeneizzazione dei sistemi di teletrasmissione ed acquisizione dei dati.
Sistematica acquisizione ed elaborazione dei dati, finalizzate al mantenimento di
un archivio informatico d’agevole consultazione nelle Sale Operative.
Visualizzazione in tempo reale dei dati sul WEB.
Formazione e divulgazione
Il TTC si prefigge di incentivare la formazione di gruppi misti di ricerca anche nelle
aree dell'Ingegneria dei sistemi e delle Tecnologie dell'informazione applicate alla
346
Geofisica dei vulcani e delle aree sismiche. Nel corso del prossimo biennio saranno
perseguiti i seguenti obiettivi:
•
Favorire lo scambio di conoscenze scientifiche e di metodologie di ricerca
attraverso l'organizzazione di seminari di studio.
•
Promuovere la formazione di giovani specialisti seguendo con personale proprio
i lavori di ricerca di tesisti di laurea, borsisti e dottorandi.
347
Situazione Personale Strutturato Impegnato nelle attivita’ del TTC
MONITORAGGIO GRAVIMETRICO, MAGNETICO ED ELETTROMAGNETICO
DI AREE SISMICHE E VULCANICHE ATTIVE
Cognome
Del Negro
Napoli
Sicali
Budetta
Carbone
Greco
Amantia
Berrino
D’Errico
Petrillo
Meloni (C)
DeSantis
Di Mauro
Dominici
Di Ponzio
Miconi
Zirizzotti
Palangio
Biasini
Gizzi
Chiappini
Speranza
Carlucci
De Ritis
Pignatelli
D’Aiello
Carmisciano
Nome
Ciro
Rosalba
Antonino
Gennaro
Daniele
Filippo
Alfio
Giovanna
Vincenzo
Zaccaria
Antonio
Angelo
Domenico
Guido
Angelo
Massimo
Achille
Paolo
Fulvio
Cesidio
Massimo
Fabio
Roberto
Riccardo
Alessandro
Francesca
Cosmo
Qualifica
Sezione
Primo Ric
CT
Ricercatore (art. 36)
CT
CTER (art. 36)
CT
Dir Ric.
CT
Ricercatore (art. 36)
CT
Tecnologo (art. 36)
CT
CTER
CT
Primo Ricercatore
OV
CTER
OV
Ricercatore
OV
Dir Ric
RM2
Dir Ric
RM2
Ric
RM2
CTER
RM2
CTER
RM2
CTER
RM2
Primo Tec
RM2
Dir Tec
RM2
CTER
RM2
CTER
RM2
Dir Ric
RM2
Pri. Ric
RM2
Tec
RM2
Tec
RM2
Tec
RM2
CTER
RM2
Tecnologo
RM2
Totale mesi/uomo
Mesi/uomo
9
9
11
9
9
9
5
7
10
8
4
2
2
4
4
4
2
2
2
2
2
2
5
5
4
6
2
140
Situazione Personale non Strutturato attualmente Impegnato nelle attivita’ del TTC
Cognome
Currenti
Nome
Gilda
Herault
Vicari
Spinello
Pavone
Scuderi
Ricciardi
Di Fiore
Di Giuseppe
Troiano
Caratori
Alexis
Annamaria
Laura
Nicola
Salvatore
Giuseppe
Boris
Maria Giulia
Antonio
Fabio
Qualifica
Assegno
di
Ricerca
Dottorando-INGV
Dottoranda-INGV
Dottoranda-INGV
Contrattista
Contrattista
Contrattista
Contrattista
Dottoranda
Dottorando
Contrattista
Funzioni
Modellista
Sezione
CT
Analista
CT
Simulatore
CT
Analista
CT
Analista
CT
Progettista
CT
Tecnico
OV
Analista
OV
Analista
OV
Analista
OV
Analista
RM2
Totale mesi/uomo
Mesi/uomo
9
9
9
9
11
11
11
10
10
10
6
105
348
Fabbisogno economico stimato per il 2005 – 2006 per il TTC
MONITORAGGIO GRAVIMETRICO, MAGNETICO ED ELETTROMAGNETICO
DI AREE SISMICHE E VULCANICHE ATTIVE
2005
VOCE B Personale VOCE A
Consumo (Contratti Investime
)
nto
2006
VOCE B Personale
Consumo (Contratti
)
Magnetism 40.000(CT
o ed EM
)
33.000
19.000(CT
(CT)
10.000(OV
)
25.000(CT
)
24.000(CT 19.000(CT
)
)
15.000(OV
)
25.000(CT
)
Gravimetri
a
110.000(C
T*)
31.000(CT
)
7.000(CT)
21.000(CT
)
Magnetism 40.000(CT
o ed EM
)
Gravimetri
a
25.000(CT
)
4.000
(OV)
40.000(CT
)
25.000(CT
)
8.000
(OV)
Task
VOCE A
Investime
nto
VUL
CANI
SICI
LI
A
NI
VUL
CANI
NAP
OLET
ANI
AR
EE
SI
SM
IC
HE
MAN
UTE
NZIO
NE
POTE
NZIA
MEN
TO
MAN
UTE
NZIO
NE
POTE
NZIA
MEN
TO
Gravimetri
a
Magnetism
o ed EM
Gravimetri
a
15.000
(CT)
Totale
303.000
*
40.000(CT
)
12.000(OV
)
8.000(OV)
Magnetism
10.000
o ed EM
(OV)
MAN Magnetism 40.000(R
M2)
UTEN o ed EM
ZION
E
POTE Magnetism 40.000(R
NZIA o ed EM
M2)
MEN
TO
8.000(CT)
12.000(OV
)
10.000
(OV)
3.000
(OV)
8.000(RM
2)
38.000(OV
19.000(R
M2)
2.000(RM
2)
141.000
527.000*
88.000
10.000
(OV)
35.000(R
M2)
3.000
(OV)
10.000(R
M2)
45.000(R
M2)
5.000(RM
2)
195.000
136.000
38.000(OV
19.000(R
M2)
88.000
416.000
Totale per anno
A+B+C
(*) Nel 2004 è stata attribuita la somma di € 100.000 per il pagamento della 1a
tranche di un acquisto gia’ previsto di cui si riporta qui la seconda trance.
349

Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia Temi Trasversali

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