Diapositiva 1 - Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l`energia

Tecnologie Geomatiche per l’Osservazione dell’Ambiente Costiero
17-18 settembre 2009
ENEA Centro Ricerche Ambiente Marino, Santa Teresa
Pozzuolo di Lerici, La Spezia
Evidenze morfologiche ed applicazioni informatiche
ai fini della valutazione del limite
di inondazione di tsunami
G. MASTRONUZZI1, 3
C. PIGNATELLI1 ,S. FERILLI2 ,B. MARENGLEN2
1 Dipartimento
di Geologia e Geofisica, Università degli Studi di Bari
di Informatica, Università degli Studi di Bari
3 LAGAT-TA Laboratorio GIS di Geologia Ambientale e Telerilevamento - TAranto
II Facoltà di Scienze, Università degli Studi di Bari
2 Dipartimento
Aran Islands
Ireland
(Williams and Hall,
Marine Geology, 2004)
Berme di blocchi
~25-50 m s.l.m.
(max 250 tons)
Oahu Island
Hawaii, U.S.A.
(Noormets et al., Sed. Geology, 2004)
Blocchi sparsi
~3-6 m s.l.m.
(max 100 tons)
Ishigaki Island,
Giappone
Campi di blocchi (max 500 tonns)
attribuiti qllo tsunami di Meiwa 1771
(Goto et al., Island Arc, 2009)
Pakarang Cape,
Thailand
Campi di blocchi
(max 23 tonns)
(Goto et al., Marine Geology, 2009)
Località nel Mondo dove sono state riconosciute evidenze morfologiche
dell’impatto di onde eccezionali
IGCP n. 495
2° International Tsunami Field Symposium
Ostuni (Puglia, Italy
Ionian Islands
Italy)) – Lefkada ((Ionian
Islands,, Greece
Greece))
21
-28 settembre 2008
21-28
Beach rock della Plaka di Aghios Nikolaus,
Preveza, Greece
(Voett et al., QI, 2008)
La Berma di
Blocchi di Sant’Emiliano,
Lecce, Puglia, Italia
(Mastronuzzi et al.,
Marine Geology, 2007)
Campo di blocchi,
Polignano, Bari,
Puglia, Italia
Le Castella,
Crotone, Calabria
Blocchi sparsi
1-2 m s.l.m.
(max 3 tons)
Punta Faro,
Augusta, Sicilia
(Scicchitano et al.,
Mar. Geol., 2007)
Penisola della Maddalena,
Siracusa, Sicilia
(Scicchitano et al.,
Mar. Geol., 2007)
(Mastronuzzi et al., Z.f.G., 2006)
Algerian Coast
(Maouche ett al.,
Mar. Geol., 2008)
Berme campi di blocchi
(max 200 tonns)
attribuiti a due tsunami
fra il 400 e il 1700 a.D.
Qual’è
Qual’è l’agente
l’agente modellatore
modellatore di
di tali
tali forme?
forme?
…
… well
well done!!
done!!
Bonaire island,
Antille Olandesi
(Scheffers,
Quat. Int., 2004)
700 m
~ 45 m
~ 400
400 tons
tons
me
me == 90
90 kg
kg
Bonaire Island (East coast)
Boka Chikitu
Thailandia,
26 dicembre 2004
Santa Sabina, Puglia, Italia
2 gennaio 2002
Thailandia,
26 dicembre 2004
Santa Sabina, Puglia, Italia
2 gennaio 2002
Tsunami
Mareggiata eccezionale
Venti eccezionali, tempeste eccezionali
Gallipoli
Gallipoli (LE)
(LE) 11.01.1987
11.01.1987
Gallipoli
Gallipoli (LE)
(LE) 11.01.1987
11.01.1987
Gallipoli
Gallipoli (LE)
(LE) 11.01.1987
11.01.1987
Santa Caterina (LE) 24.11.1991
Santa Caterina (LE) 24.11.1991
Differenti tropical-like ciclones
Bacino del Mediterraneo (Fifa et al., 2007)
Eventi meteomarini estremi
nella regione del Mediterraneo negli ultimi 25 anni
Il manifestarsi di importanti tornado è stato indicato
da differenti fonti storiche sin dal XVI secolo
(Gianfreda et al., 2005)
Il manifestarsi di importanti tornado è stato indicato
da differenti fonti storiche sin dal XVI secolo
(Gianfreda et al., 2005)
Dati della RON
Rete Ondametrica
Nazionale
Monopoli
Catania
Crotone
(dati concessi dal Prof. Ing. P. Aminti, Università di Firenze)
Costa Brindisina, 20 febbraio 1743, ore 16.00
“…e finalmente, è stato così spavantoso, che ritirandosi il mare,
faceansi vedere aperture della terra, et il molo di Porta Reale
diviso in tre parti…”
(Cagnes e Scalese, 1743)
Torre Santa Sabina, Brindisi, Puglia
Otranto/Leuca - Lecce
Leuca
(Regione Puglia)
Accumuli
Accumuli di
di blocchi
blocchi rilevati
rilevati lungo
lungo le
le coste
coste del’Adriatico
del’Adriatico meridionale
meridionale ee del
del
mare
mare Ionio
Ionio suggeriscono
suggeriscono l’impatto
l’impatto di
di almeno
almeno 88 differenti
differenti tsunami
tsunami la
la cui
cui
genesi
genesi èè legata
legata aa forti
forti terremoti:
terremoti:
•• 3500
3500 BP
BP (Lefkada,
(Lefkada, Greece);
Greece);
•• February
February 4th,
4th, 1169
1169 (Sicily);
(Sicily);
•• December
December 5th,
5th, 1456
1456 (Ionian
(Ionian Apulia);
Apulia);
•• April
Adriatic Apulia
April 6th,
6th, 1667
1667 ((Adriatic
Apulia,, Croatia
Croatia))
•• January
January 11th,
11th, 1693
1693 (Sicily);
(Sicily);
•• February
February 20th,
20th, 1743
1743 (Ionian
(Ionian and
and Adriatic
Adriatic Apulia);
Apulia);
•• end
end of
of XIX
XIX century
century (1836?)
(1836?) (Ionian
(Ionian Apulia);
Apulia);
•• December
December 28th,
28th, 1908
1908 (Sicily).
(Sicily).
Tsunami
riconosciuti da documenti
lungo le coste pugliesi
(Mastronuzzi et al., Z.f.G., 2006)
Stima dell’altezza d’onda
Nott theory (1997,2003)
1) HFL = HT – Altitude of the cliff HFL
2) Xmax = (HFL)1.33 n‐2
HT
Acliff
Joint bounded block scenario
(Nott, Marine Geology, 1997)
HT ≥ [0.25 ∙ a ∙ (ρb ‐ ρw / ρw)] / CL
HT ≥ [0.5 ∙ c ∙ (ρb ‐ ρw / ρw)] / CL
Nott, EPSL, 2003
Pignatelli et al., Marine Geology, 2009
where: a ­ measure of longer axis; b ­ measure of medium axis;
c ­ measure of shorter axis;
ρb : density of the boulder rock;
ρb : density of the sea water;
CL : coefficient of lift = 0,178 (Einstein and El Samni, 1949);
Inland inundation limits
Xmax = (Hwave)1.33 n-2 k
(Hills & Mader, 1997)
wave
: wave height at the coastline
number
0,06 for tsunami
(Pignatelli et al.,
Marine Geology,
2009)
Carta delle
pendenze
Coastal types
Manning number n
Lagoon, fluvial plain
0,01‐0,015
Mediterranean vegetation
0,016‐0,025
Farm area
0,026‐0,035
Discontinuos dune belts (without vegetation)
0,036‐0,040
Dune belts (Altitude > 3 m)
0,041‐0,046
Rocky coasts (very karsificated)
0,047‐0,052
Urban area discontinuous
0,053‐0,058
Urban area (with buildings very concentated)
0,059‐0,064
Mangrooves
0,065‐0,069
Forests, Pinewood, etc.
> 0,07
Torre Squillace,
Lecce
Torre Squillace, Lecce
(Pignatelli et al., Marine Geology, 2009)
Materiali e Metodi: Il Laser Scanner Terrestre
Effetti dello tsunami
del 4 dicembre 1456
(Mastronuzzi e Sansò,
Marine Geology, 2000)
Determinazione
delle dimensioni dei blocchi
2
3
Boulder
area (m )
volume (m )
1
8.174
1.301
2
9.790
1.536
3
8.826
1.376
4
40.368
10.300
HT ≥ [0.5 ∙ c ∙ (ρb ‐ ρw / ρw)] / CL
1 - Nel calcolo del “C” medio
questa metodologia sembra mostrare
che il C misurato “a mano” eccedeva quello medio del 20-30%
2 – Nel calcolo dei volumi e dei pesi questa metodologia evidenzia
sino ad un 60% di precedente sopravvalutazione.
Punta Saguerra, Taranto
effetti dello tsunami
del 26 aprile 1836
(Foto: M. Caldara)
Profilo digitale, prima ricostruzione e micro-topografia
Profilo digitale, prima ricostruzione e micro-topografia
DEM
DEM
DEM
DEM
DEM
DEM
Formula di Smart et al. (2004)
Dove:
k=0.4: costante di van Karman
g: accelerazione di gravità
R: profondità media del flusso o altezza
della colonna (acqua+detrito) per cella di
micro topografia
Z0: deviazione standard dell’altezza della
superficie
Xmax=D+(HT-hc)1,33n-2k cosα
Baia d’Argento
Applicazioni possibili su :
1 – ortofoto;
2 – immagini da satellite;
3 – immagini LIDAR
Torre Castiglione, litorale ionico del Salento
Ortofoto di partenza
D
I
R
E
Z
I
O
N
E
T
S
U
N
A
M
I
Ortofoto di partenza (ruotata)
D
I
R
E
Z
I
O
N
E
T
S
U
N
A
M
I
Individuazione aree
Attribuzione valori di ruvidità
z
z
z
z
z
Edifici/Vegetaz.:
Ruvidità 0.08
Sterrato:
Ruvidità 0.04
Sabbia:
Ruvidità 0.04
Roccia:
Ruvidità 0.05
Mare: no data
Punta Ristola, Capo Santa Maria di Leuca, Lecce
Ortofoto di partenza
D
I
R
E
Z
I
O
N
E
T
S
U
N
A
M
I
Ortofoto di partenza (ruotata)
D
I
R
E
Z
I
O
N
E
T
S
U
N
A
M
I
Individuazione aree
Attribuzione valori di ruvidità
z
z
z
z
z
Edifici/Vegetaz.:
Ruvidità 0.08
Sterrato:
Ruvidità 0.04
Sabbia:
Ruvidità 0.04
Roccia:
Ruvidità 0.05
Mare: no data
← pixel ignorati
⎫
↑ Onda = 0m
⎬
← ne pixel = ?m
limite inondazione
⎭
⎫
↑ Onda = x3m
⎬
← nt pixel = ?m
altezza dopo lo sterrato
⎭
⎫
↑ Onda = x2m
⎬
← ns pixel = ?m
altezza dopo la sabbia
⎭
⎫
↑ Onda = x1m
⎬
← nr pixel = ?m
altezza dopo la roccia
⎭
↑ Onda = x0m
← pixel ignorati
= 1 mq
altezza iniziale alla costa
Conclusioni
Il laser scanner terrestre permette di eseguire
indagini di estremo dettaglio in aeree molto ampie
in breve tempo;
A fronte di un’ottima resa nella misura degli assi
si ha ancora un errore nella stima del volume
perchè la faccia inferiore dei blocchi, a contatto con la superficie,
viene ricostruita in fase di post processing;
L’estremo dettaglio del DEM - risoluzione di 1 cm con una nuvola di punti
molto fitta (approx. 1point/cm2) - consente di eseguire calcoli attraverso
tools contenuti nel software di post-processing
(curve di livello, quote, etc.);
È stato calcolato direttamente il valore del
coefficiente di Manning, che solitamente è determinato
con osservazioni (molto soggettive) sul campo (postevento) e/o con procedure indirette;
La ruvidità ottenuta è paragonabile a quella dei numeri di
Manning valutati durante le recenti campagne posttsunami survey (2004 OIT);
Il numero di Manning calcolato è una stima dell’attuale
ruvidità costiera e pertanto non può essere confrontato
con il numero di Manning che caratterizzava la costa al
momento dell’impatto dello tsunami in passato.
Nuovi sviluppi … work in progress
… andiamo a costruire un altro accumulo di blocchi!!!!
I dati sin qui presentati sono derivanti da ricerche
finanziate dai progetti
Progetto MIUR di Ateneo 2009:
““Modellizzazione
Modellizzazione e valutazione del rischio costiero da eventi
parossistici
Resp.: Prof. G. Mastronuzzi
parossistici”” ((Resp.:
Mastronuzzi))
e dal progetto
INGV ––DPC
DPC Project S1 2007/09
““Analysis
Analysis of the seismic potential in Italy for the evaluation of
the seismic hazard
hazard””
(Coordinatori Nazionali : Prof. S. Barba, Prof. C. Doglioni
).
Doglioni).
(UR 6.03
– responsabile: Prof G. Mastronuzzi
6.03–
Mastronuzzi,, Univ
Univ.. di Bari)
Questa presentazione è un contributo italiano
all’IGCP Project 495
“Quaternary Land Ocean interactions: driving
mechanism and coastal responses”
by UNESCO – IUGS.
(Project Leaders:
Prof. Anthony Long, University of Durham, UK
and
Dr. Shahidul Islam, Univ. of Chittangong, Bangladesh)
La presentazione è stata prodotta ai soli fini
didattici-educativi e non è in commercio.
Le diapositive mostrate sono tratte da lavori
scientifici dei partecipanti
ai progetti di ricerca o da contributi
comunque indicati in bibliografia.
Qualora esse siano state riportate
omettendone o citandone erroneamente la
fonte si prega di segnalare l’imprecisione agli
Autori della presentazione.
… grazie!!!