Progetto di ricerca "Predizione dei terremoti in aree tettoniche attive con l’uso di tecniche spaziali" (1995/97)

I processi fisici alla base dei fenomeni sismici sono estremamente complessi e non sempre identificabili in maniera certa.

Negli ultimi anni la comunità scientifica ha rivolto notevoli attenzioni allo studio e all’interpretazione dei fenomeni sismo-tettonici per la previsione dei terremoti. Le deformazioni del terreno, il campo degli sforzi e la velocità con cui si accumula l’energia sono parametri in grado di aiutarci a prevedere un terremoto, tuttavia ad oggi non si conosce il livello che tali indicatori devono raggiungere per essere considerati premonitori; in pratica, lo stato attuale delle conoscenze non consente la previsione su basi statistiche del momento esatto, del luogo e della magnitudo di un terremoto.

Queste prime considerazioni pongono l'accento sulla necessità di dotarsi di modelli sismo-tettonici accurati per interpretare correttamente i movimenti della superficie terrestre. I modelli ad oggi sviluppati sono nati prevalentemente sulla base di dati sulla sismicità storica e di analisi della conformazione tettonica prescindendo da quelle che sono le informazioni sull'attività sismo-tettonica che dovrebbero essere acquisite mediante monitoraggio sistematico e preciso delle aree attive.

La parziale o completa mancanza di questi dati deriva dalle caratteristiche puntuali dei sistemi tradizionali di monitoraggio dell'attività sismica (stazioni sismiche) e delle deformazioni della superficie terrestre (tiltmetri e linee di livellazione) che consentono una copertura occasionale e parziale della zona d'interesse.

In questo contesto si è inserito il programma di ricerca commissionato dalla CEC a CO.RI.S.T.A, il cui primo obiettivo è stato quello di valutare la possibilità di mettere a punto un sistema integrato di monitoraggio della sismicità e delle deformazioni della superficie terrestre, che affiancasse alle tecniche classiche di monitoraggio le tecniche spaziali. Il secondo e più importante obiettivo è stato quello di sviluppare un modello sismo-tettonico accurato di un ‘area test, opportunamente scelta tra quelle più attive dell'Italia meridionale, che consentisse di interpretare correttamente i fenomeni precursori di un terremoto registrati dal sistema di monitoraggio integrato.

 

L’area di studio: il complesso del Sannio-Matese

L’area prescelta per questo studio è stata quella del complesso montuoso del Sannio-Matese.

Il complesso del Sannio-Matese si estende da Isernia a Benevento ed è, dal punto di vista sismico, uno dei segmenti più attivi della catena appenninica. Nell’evoluzione geodinamica della penisola italiana è considerata un‘area di transizione, compresa tra la catena appenninica calabrese e quella umbro-marchigiano-toscana. Nel corso dei secoli questa zona è stata colpita da terremoti distruttivi di forte intensità fino all’undicesimo grado della Scala Mercalli (1688). Altri eventi disastrosi si sono verificati nel 1702 (del 10°), nel 1732 (del 10°), nel 1805 (del 10°) e nel 1962 (del 9°). La maggior parte di essi si è verificata nella zona di massima elevazione, una stretta striscia di circa 40 km di larghezza.

Ciò non deve far pensare che basti monitorare questa ristretta fascia per prevedere eventuali terremoti, poichè si tratta di una zona molto complessa dal punto di vista geostrutturale. In essa infatti confluiscono più strutture tettoniche, molto spesso alle deformazioni superficiali non corrispondono le mutazioni che si verificano in profondità ed il rilascio dell’energia accumulata avviene ad intervalli di tempo molto lunghi, attraversando più strutture. Pertanto i processi da tenere sotto controllo devono prevedere l’osservazione di una zona ben più vasta di quella strettamente interessata, andando oltre la ristretta scala locale ed il segmento in cui si verificano gli spostamenti più propriamente di superficie.

 

Sviluppo del progetto

Il monitoraggio dell'area di test è stato effettuato affiancando ai metodi tradizionali da terra, quali le stazioni sismiche, i tiltmetri e le linee di livellazione, le tecniche spaziali di osservazione più innovative. La prima tecnica utilizzata è stata quella differenziale GPS (Global Positioning System) che ha dimostrato in precedenti esperienze, ampiamente documentate in letteratura, una capacità di misurare spostamenti orizzontali e verticali inferiori al centimetro. L'altra tecnica è quella differenziale SAR (Synthetic Aperture Radar) interferometrica che, confrontando immagini acquisite dal sensore sotto angolazioni leggermente differenti, ha mostrato in diversi esperimenti una capacità di rilevare spostamenti dell'ordine dei millimetri.

Il progetto si è articolato in due fasi di cui la prima dedicata alla preparazione del sito di prova.

Il Sannio-Matese era già monitorato da una rete sismica, che è stata opportunamente potenziata nell'ambito di questo programma, in modo da avere una copertura più completa dell'area. È stata installata una linea di livellazione della lunghezza di 129,300 km, che attraversa la catena appenninica da Isernia a Benevento e presenta diverse deviazioni dalla direzione principale per agganciarsi ai capisaldi della rete GPS e della rete SAR interferometrica.

Inoltre sono state collocate due stazioni tiltmetriche che misurano le variazioni di inclinazione del suolo, una sul lato molisano e l'altra su quello campano.

La rete GPS di misura È formata da 16 capisaldi 3-D più due capisaldi che fungono da baseline di riferimento e, quindi, sempre operativi durante le campagne di misura. Infine, la rete SAR interferometrica di misura è costituita da 20 corner reflectors distribuiti in posizioni strategiche dell'area di test.

La fase di preparazione dell'area è stata seguita da una seconda fase di acquisizione ed elaborazione dei dati. Il Dipartimento di Geologia e Vulcanologia (DGV) dell'Università di Napoli "Federico II" si è occupato di raccogliere ed elaborare i dati sulla sismicità storica ed attuale, nonchè quelli di deformazione del suolo forniti dai tiltmetri e dalle campagne di livellazione. L' Institute for Navigation (INS) dell'Università di Stoccarda ha elaborato i dati GPS. Infine, CO.RI.S.T.A. e l' Istituto di Aerodinamica "Umberto Nobile" dell'Univerità di Napoli "Federico II" si sono dedicati all'acquisizione ed elaborazione dei dati SAR interferometrici. I dati elaborati sono stati quelli forniti dai satelliti ERS1 ed ERS2 durante i loro numerosi passaggi ad intervalli regolari sull'area in esame.

Infine si è proceduto alla interpretazione dei dati cui hanno partecipato tutti i gruppi precedentemente coinvolti, più alcuni ricercatori del Dèpartement Gèophysique et Imagerie Geologique, BRGM, di Marsiglia, esperti mondiali insieme al DGV delle problematiche sismo-tettoniche dell'area del Sannio-Matese. All'epoca in cui si è svolta l'attività di ricerca l'area in esame è risultata particolarmente stabile per cui non è stato possibile ricavare indicazioni significative per le finalità del progetto. Tuttavia, l'avere in pianta stabile una rete di monitoraggio integrata ci consente di intervenire sul territorio ad intervalli periodici o a seguito di eventi sismici di qualche rilevanza per raccogliere informazioni utili ad una migliore comprensione dei meccanismi che sono alla base dell'attività sismo-tettonica nel complesso del Sannio-Matese.

 

Al progetto, affidato a CO.RI.S.T.A. dalla Comunità Europea hanno partecipato:

  • Dipartimento di Geologia e Vulcanologia (DGV) dell’Università di Napoli"Federico II"

  • Istituto di Aerodinamica "Umberto Nobile" dell'Università di Napoli "FedericoII"

  • Institute for Navigation (INS) dell'Università di Stoccarda -Germany

  • Dèpartement Gèophysique et Imagerie Geologique, BRGM, Marseille, France

 


Articoli del CO.RI.S.T.A. sull'argomento:

  • G. Luongo, F. Obrizzo, P. Hartl, K.-H. Thiel, D. Becker, M. Reich, J. L. Bles, B. Sauret, P. Murino, M. Ferri, L. Castellano, L. Russo, A. Fanelli, G. Rufino, S. Esposito, "Earthquakes prediction in tectonic active areas using space techniques", Proceedings of the review meeting on "Seismc risk in the European Union", Vol. 1, pp. 79-105, May 1996.      
  • G. Rufino, A. Moccia, and S. Esposito," DEM generation by means of ERS tandem data", IEEE-IGARSS, Vol. 36, N. 6, November 1998       


Per approfondimenti contattare:

Gianni Alberti
giovanni.alberti@corista.eu
tel. 081 5935101








Terremoto del 23 novembre 1980 in Irpinia, 9° grado della scala Mercalli.





Stazione GPS (Sistema di Posizionamento Globale).





Stazioni di GPS e Corner Reflector situate nella parte orientale del massiccio del Matese ad 826 metri di altitudine sul livello del mare.





Satellite ERS-1.





Satellite ERS-2.