Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia Temi Trasversali
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Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia Temi Trasversali
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 1 2 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 4 - 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 - 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: - - 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. 6 - - - - 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 - - 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 7 - - - - - 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 8 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. 10 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 11 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 Misure del flusso diffuso di CO2 dai suoli Campionamento delle fumarole Campionamento della falda 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 Campionamento della falda Misure dirette nel pennacchio dei rapp. S/F S/Cl (filterpack, C.diff.) Misure del flusso diffuso di CO2 dai suoli 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 Campionamento della falda Misure del flusso diffuso di CO2 dai suoli 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 del flusso diffuso di CO2 dai suoli 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 del flusso diffuso di CO2 dai suoli Campionamento della falda 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 Interventi di Potenziamento 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. Interventi di Mantenimento 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. Adeguamento del parco strumentale e delle risorse informatiche (HW/SW) 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 Interventi di Potenziamento 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). Interventi di Mantenimento 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 Interventi di Potenziamento 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. Interventi di Mantenimento 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. Adeguamento del parco strumentale e delle risorse informatiche (HW/SW) 3.2.6. Progetto Sistema Informatico Interventi di Potenziamento 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. Campagne sulle reti di livellazione e GPS; Manutenzione e gestione reti 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 Campagne sulle reti di livellazione GPS e ST (nuova configurazione); Manutenzione e gestione reti 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 4 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 5 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 6 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 .5 T ot . Geo d. sate llit. 2 2 1 1 1 4 1 1 5 1 9 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 5 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 Galleria Marina Militare Clinometrica INGV - OV DMC Galleria Marina Militare 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 Nome – descrizione sito 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 Nome – descrizione sito 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 - 4 stazioni in previsione di installazione entro il primo semestre 2005 (1 del 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 - rete digitale mista terrestre-satellitare - 6 stazioni in previsione di installazione entro il primo semestre 2005 (2 del 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 - rete digitale mista terrestre-satellitare - 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 77 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 Piroclastiti, Vulcanol., Geologia Geodesia Vulcanologia, Geologia Vulcanologia, geologia Petrologia, Geochimica isotopica Vulcanologia, geologia Petrol. sperimentale Petrologia, geochim.isotopica Vulcanologia, geologia Piroclastiti, petrologia Strutturale, Vulcanol., geologia Termiche, Vulcanol., 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 Termiche, Vulcanol., Geologia Telerilevamento Piroclastiti, Vulcanol., 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 Magmatologia, reologia Roma P. Scarlato Roma P. Scarlato Roma P. Scarlato Magmatologia, reologia 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 Geochimica, Vulcanologia, Chimica delle rocce Geochimica, Vulcanologia, Chimica delle rocce Geochimica, Vulcanologia, Chimica delle rocce Geochimica, Vulcanologia, Chimica delle rocce Geochimica, Vulcanologia, 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 Petrologia, Geochimica 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, Petrologia Vulcanologia Vulcanologia Vulcanologia Petrologia, Geochimica Geochimica Geochimica Pisa Pisa Pisa Pisa Pavia Palermo Palermo 6 2 2 2 1 2 1 Vulcanologia, Petrologia Vulcanologia, Petrologia Vulcanologia, Petrologia Geochimica Petrologia, Geochimica isotopica Petrologia, Geochimica isotopica Petrologia Sperimentale, Vulcanologia Tecniche strumentali e analitiche Tecniche strumentali e analitiche Preparazione e catalogazione campioni, Modellazioni analogiche Petrologia, Geochimica 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. Di seguito vengono riportati i costi per l’upgrade dello strumento: A2.1 2005 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. Di seguito vengono riportati i costi per l’upgrade dello strumento: A2.3 2005 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, 1997, 21 pp. 172 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 as pathfinders of fault system and groundwater evolution in different Italian 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 analysis of the tremor wavefield at Etna Volcano, Italy . J.Volcanol. Geotherm. Res., 136 (3-4) : 223-245 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. Flusso in mezzi porosi Flussi piroclastici Ricaduta di ceneri Flussi piroclastici Esplosioni Vulcaniane/freatiche Colate di lava Flusso in mezzi porosi 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. Flusso in mezzi porosi 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 5. Dinamica della camera magmatica 1. Colate di lava 2. Processi intrusivi superficiali 1. Deformazioni del suolo 2. Dinamica della camera magmatica 3. Processi intrusivi superficiali Processi intrusivi superficiali Deformazioni del suolo Dinamica della camera magmatica Processi intrusivi superficiali Deformazioni del suolo Dinamica della camera magmatica Processi intrusivi superficiali Deformazioni del suolo Dinamica della camera magmatica Processi intrusivi superficiali 1. Dinamica della camera 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 Riferimenti bibliografici citati nel testo Aloisi, M., M.D’Agostino, K.G.Dean, A.Mostaccio, G.Neri, Satellite analysis and PUFF simulation of the eruptive cloud generated by the Mount Etna paroxysm of 22 July 1998, J. Geophys. Res., 107 (B12), 2373, doi: 10.1029/2001JB000630, 2002. Andronico, D., P. Del Carlo, and M. Coltelli, The 22 July 1998 fire fountain episode at Voragine Crater (Mt. Etna, Italy), paper presented at Volcanic and Magmatic Studies Group - Annual Meeting, January 5-6, 1999. Barsotti S., A.Neri, J.Scire, Assessing volcanic ash hazard by using the CALPUFF system, Proceedings of the 2nd Conference on Volcanic Ash and Aviation Safety, Washington DC, June 2003, in stampa, 2004. 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Neri A., T.Esposti Ongaro, G.Macedonio, D.Gidaspow, Multiparticle simulation of collapsing volcanic columns and pyroclastic flows, J. Geophys. Res., 1008, 2202, 2003. Nunnari G., G.Puglisi, F.Guglielmino, M.Coltelli, Modelling Ground Deformations in Volcanic Areas By Using SAR Interferograms, Quaderni di Geofisica, in stampa, 2004. Papale, P., Determination of total volatile contents in evolving magmas from melt inclusion data. J. Geophys. Res., in stampa, 2004. Papale, P., Dynamics of magma flow in volcanic conduits with variable fragmentation efficiency. J. Geophys. Res., 106, 11043-11065, 2001. 219 Pareschi M.T., R.Santacroce, R.Sulpizio, G.Zanchetta, Volcanoclastic debris flows in the Clanio Valley (Campania, Italy): Insight for the assessment of hazard potential, Geomorphology, 43, 219-231, 2002. Pfeiffer T., A.Costa, G.Macedonio, A model for the numerical simulation of tephra fall deposits, J. Volcanol. Geotherm. Res., in stampa, 2004. Puglisi G., A.Bonforte, Dynamics of Mt. 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Workshop of the IAVCEI Working group on Modelling Volcanic Tephra-Fall Hazards Cities on Volcanoes 3, 14-20 July 2003, Hilo Hawaii, USA, 2003. Scollo S., M.Coltelli, M.Folegani, S.Natali, F.Prodi, Real-time monitoring of the volcanic ash fallout will improve airport safety. Abstract presentato alla 2nd International Conference on Volcanic Ash and Aviation Safety, Alexandria, Virginia, 2004. Todesco, M., A.Neri, T.Esposti Ongaro, P.Papale, G.Macedonio, R.Santacroce, A.Longo, Pyroclastic flow hazard at Vesuvius from numerical modeling. I. Large-scale dynamics, Bull. Volcanol., 64 (3/4), 155-177, 2002. Todesco, M., G.Chiodini, G.Macedonio, Monitoring and modelling hydrothermal fluid emission at the La Solfatara (Phlegrean Fields, Italy). An interdisciplinary approach to the study of diffuse degassing, J. Volcanol. Geotherm. Res., 125, 57-79, 2003. Todesco, M., J.Rutqvist, G.Chiodini, K.Pruess, C.M. Oldenburg, Modelling of recent volcanic episodes at Phlegrean Fields (Italy): Geochemical variations and ground deformation. Geothermics, 561, 1-17, 2004. Trasatti, E., C.Giunchi, M.Bonafede, Effects of elastic and rheological layering on ground deformation in volcanic regions, J. Volcanol. Geotherm. Res.,122, 89110, 2002. Troise, C., D.Castagnolo, F.Peluso, F.S.Gaeta, G.Mastrolorenzo, G.De Natale, A 2D mechanical thermo-fluid-dynamical model for geothermal systems at calderas: An application to Campi Flegrei, Italy. J. Volcanol. Geotherm. Res., 109, 1-12, 2001. Troise, C., G.De Natale, F.Pingue, Non-linear effects in ground deformation at calderas due to the presence of structural discountinuities, Pure Appl. Geophys, in stampa, 2004. Zanchetta G., R.Sulpizio, M.T.Pareschi, F.M:Leoni, R.Santacroce, Characteristic of May 5-6, 1998 volcaniclastic debris-flows in the Sarno area (Campania, southern 220 Italy): relationships to structural damage and hazard zonation. J. Volcanol. Geotherm. Res., 133, 377-393, 2004. 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. 1. Stato dell’arte delle iniziative in corso nell’ente nell’ambito dell’argomento 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. 2. Proposte di iniziative coordinate da svilupparsi nel biennio 2005-2006, con 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 1. Stato dell’arte delle iniziative in corso nell’ente nell’ambito dell’argomento 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 2. Proposte di iniziative coordinate da svilupparsi nel biennio 2005-2006 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 chemistry provides insights into mechanisms of sulfur and halogen degassing in 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). 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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. 1. Stato dell’arte delle iniziative in corso nell’ente nell’ambito dell’argomento 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. 2. Proposte di iniziative coordinate da svilupparsi nel biennio 2005-2006, con 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 2 unità di personale 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 2 unità di personale 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. 2. Proposte di iniziative coordinate da svilupparsi nel biennio 2005-2006 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: Monitoraggio Gravimetrico • 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) Monitoraggio Magnetico ed Elettromagnetico • 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 Attività di Mantenimento Monitoraggio Gravimetrico • 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 Monitoraggio Magnetico ed Elettromagnetico • 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) Attività di Potenziamento Monitoraggio Gravimetrico • 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) Monitoraggio Magnetico ed Elettromagnetico • 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) Attività di Mantenimento Monitoraggio Magnetico ed Elettromagnetico • 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) Attività di Potenziamento Monitoraggio Magnetico ed Elettromagnetico • 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